Гениальный нейробиолог, у которого может быть ключ истинному искусственному интеллекту

Когда английский король Георг III начал проявлять признаки острой мании к концу своего правления, слухи о королевском безумии быстро распространились среди людей. Одна легенда гласила, что Георг пытался пожать руку дереву, считая его королем Пруссии. Другая повествовала, как его увезли в дом на площади Королевы в лондонском районе Блумсбери для лечения. История также говорит о том, что жена Георга, королева Шарлотта, сняла в аренду подвал местного паба, чтобы запастись продовольствием для короля, пока он оставался под присмотром своего доктора.

Более двух столетий спустя эта история о площади Королевы все еще популярна в лондонских путеводителях. И независимо от того, правда ли это, район развивался с годами, чтобы как будто соответствовать легенде. Металлическая статуя Шарлотты возвышается над северным краем площади; угловой паб называется Кладовой королевы; и тихий прямоугольный квадратный сад теперь почти занят людьми, которые работают над вопросами мозга, и пациентами, чей мозг нуждается в лечении. Национальная больница неврологии и нейрохирургии, куда современная королевская особа вполне может обратиться за лечением, расположилась в одном из уголков площади Королевы, а всемирно известные нейробиологические исследовательские объекты Университетского колледжа Лондона замыкают периметр площади. Десятки пациентов и их семьи провели время на деревянных скамьях в парках в прошлом июле, когда целую неделю была отличная погода.  

В типичный понедельник Карл Фристон прибывает на площадь Королевы в 12:25 и курит сигарету в саду возле статуи королевы Шарлотты. Немного сгорбленная, одинокая фигура с густыми седыми волосами, Фристон является научным руководителем легендарной Лаборатории функциональной визуализации Университетского колледжа Лондона, которую все, кто там работает, называют ЛФВ. Докурив сигарету, Фристон идет к западной стороне площади, входит в здание из кирпича и направляется в комнату для семинаров на четвертом этаже, где от двух до двадцати человек стоят перед пустой белой стеной, ожидая его. Фристон любит опаздывать на пять минут, так что все остальные уже там.

Его приветствие с группой должно стать его первой существенной фразой за день, так как Фристон предпочитает не разговаривать с другими людьми до полудня. (Дома он общается со своей женой и тремя сыновьями через согласованную серию улыбок и ворчаний). Он также редко встречается с людьми один на один. Вместо этого он предпочитает проводить открытые встречи, подобные этой, где студенты, докторанты и представители общественности, желающие узнать опыт Фристона, — категория людей, которая стала почти комично широкой в ​​последние годы — могут получить его знания. «Он считает, что если у одного человека есть идея, вопрос или проект, наилучший способ узнать об этом — чтобы вся группа собралась, и тогда у каждого будет  возможность задать вопросы и обсудить. И поэтому обучение одного человека становится обучением каждого», — говорит Дэвид Бенримох, исследователь психиатрии в университете Макгилла, который учился у Фристона в течение года. «Это очень уникально. Как много вещей, связанных с Карлом…».

В начале каждой встречи в понедельник все общаются и формулируют свои вопросы. Фристон ходит медленными, обдуманными кругами, слушает, его очки сидят на кончике носа, он всегда опускает голову, чтобы увидеть говорящего. Затем он проводит следующие несколько часов, отвечая на вопросы по очереди. «Викторианский джентльмен, с викторианскими манерами и вкусами», как описывает один из друзей Фристона, он отвечает на даже самые запутанные вопросы с вежливостью и быстрой переформулировкой. Сессии вопросов и ответов, которые я начал называть встречами «Спроси Карла», — это замечательные достижения в плане выносливости, памяти, широты знаний и творческого мышления. Они часто заканчиваются, когда Фристону пора идти на крошечный металлический балкон в его кабинете, чтобы еще раз покурить.

Впервые Фристон стал героической фигурой в академической среде, разработав многие из наиболее важных инструментов, которые сделали человеческий мозг понятным для науки.  

В 1990 году он изобрел статистическое параметрическое картирование, вычислительную технику, которая помогает, как выразился один нейробиолог, «раздавливать и сдавливать» изображения мозга в единую форму, чтобы исследователи могли сравнивать активность в разных черепных коробках. Из статистического параметрического картирования пришло следствие, названное воксель-базированной морфометрией, техникой визуализации, которая использовалась в одном известном исследовании, чтобы показать, что задняя сторона гиппокампа лондонских таксистов росла, когда они изучали «знания» (специальные маршруты и карты).

В исследовании, опубликованном в журнале Science в 2011 году, использовалось третье программное обеспечение для анализа изображений мозга, разработанное Фристоном, — динамическое причинно-следственное моделирование — для определения того, были ли люди с серьезным повреждением мозга минимально сознательными или просто вегетативными.

Когда Фристон был принят в Королевское общество стипендиатов в 2006 году, наука охарактеризовала его влияние на исследования мозга как «революционные» и сказала, что более 90 процентов статей, опубликованных в сфере томографии мозга, использовали его методы. Два года назад Институт Искусственного Интеллекта Аллена, исследовательская группа под руководством пионера ИИ Орена Эциони, подсчитал, что Фристон является наиболее часто цитируемым нейробиологом в мире. У него h­index — метрика, используемая для измерения воздействия публикаций исследователя — почти вдвое больше, чем у Альберта Эйнштейна. В прошлом году Clarivate Analytics, которая на протяжении более двух десятилетий успешно предсказала 46 лауреатов Нобелевской премии в области науки, причисляла Фристона к трем наиболее вероятным победителям в категории физиологии или медицины.

Что примечательно, немногие из исследователей, которые совершают паломничество, чтобы увидеть Фристона в наши дни, вообще говорят о визуализации мозга. Этим летом в течение 10 дней Фристон консультировал астрофизика, нескольких философов, компьютерного инженера, работающего над более представительным конкурентом Amazon Echo, главу по искусственному интеллекту одной из крупнейших страховых компаний в мире, нейробиолога, стремящегося создать лучшие слуховые аппараты, и психиатра со стартапом, который применяет машинное обучение для лечения депрессии. И большинство из них пришли, потому что они отчаянно пытались понять что-то еще.

Последние десять лет Фристон посвятил большую часть своего времени и усилий разработке идеи, которую он называет принципом свободной энергии.

Фристон называет свое исследование нейровизуализации дневной работой, так же, как джазовый музыкант может ссылаться на свою смену в местной публичной библиотеке. С этой идеей Фристон полагает, что он определил не что иное, как организующий принцип всей жизни, и интеллекта тоже. «Если вы живы, какие виды поведения вы должны показать?»

Сначала плохие новости: принцип свободной энергии невероятно трудно понять. На самом деле он — настолько сложный, что целые комнаты очень, очень умных людей пытались и не смогли это понять. Аккаунт в Twitter с 3000 последователей существует просто, чтобы поиздеваться над непрозрачностью принципа, и почти каждый человек, с которым я говорил, и исследователи в том числе, признавались, что не могут в полной мере понять его.

Но часто те же самые люди спешат добавить, что принцип свободной энергии, по сути, рассказывает простую историю и решает основную загадку. Второй закон термодинамики говорит нам, что Вселенная стремится к энтропии, к растворению; но живые существа яростно сопротивляются этому. Каждое утро мы просыпаемся почти тем же человеком, каким были накануне, с четким разделением между нашими клетками и органами, а также между нами и внешним миром. Как?

Принцип свободной энергии Фристона гласит, что жизнь на всех уровнях организации — от отдельных клеток до человеческого мозга с миллиардами нейронов — руководствуется одним и тем же универсальным императивом, который может быть сведен к математической функции.

Быть живым, говорит он, значит действовать таким образом, чтобы уменьшить пропасть между вашими ожиданиями и вашей сенсорной информацией. Или, с точки зрения Фристона, минимизировать свободную энергию.

Чтобы понять возможные последствия этой теории, все, что вам нужно сделать, это взглянуть на множество людей, которые толпятся на пороге ЛФВ по утрам в понедельник. Некоторые здесь потому, что они хотят использовать принцип свободной энергии, чтобы объединить теории разума, обеспечить новую основу для биологии и объяснить жизнь так, как мы ее знаем. Другие надеются, что принцип свободной энергии, наконец, положит начало психиатрии в функциональном понимании мозга. Остальные приходят, потому что они хотят использовать идеи Фристона, чтобы преодолеть препятствия в исследованиях искусственного интеллекта. Но у всех них есть одна общая причина для того, чтобы быть здесь, — единственным человеком, который действительно понимает принцип свободной энергии Карла Фристона, является сам Карл Фристон.

Фристон не просто один из самых влиятельных ученых в своей области; он также среди самых талантливых  в любой дисциплине. Ему 59 лет, он работает каждый вечер и выходные, а с начала тысячелетия опубликовал более 1000 научных работ. Только в 2017 году он был ведущим или соавтором 85 публикаций, что составляет примерно одну на 4 дня.

Но если вы спросите его, то узнаете, что этот результат — не просто плод амбициозной трудовой этики; это признак его склонности к некоему строгому побегу.

Фристон проводит тщательно отрегулированную границу вокруг своей внутренней жизни, защищая ее от вторжений. Он предпочитает находиться на сцене с другими людьми на удобном расстоянии, чем вести частные разговоры. У него нет мобильного телефона. Он всегда носит темно-синие костюмы, которые покупает по две штуки во время распродаж. Он находит срывы своей еженедельной рутины на площади Королевы «довольно нервными» и поэтому стремится избегать других людей, скажем, на международных конференциях. Он не любит отстаивать свои собственные идеи.

В то же время, Фристон исключительно ясен и открыт в том, что движет им, как ученым. Он находит невероятно потешным — почти как исчезновение в дыму — потерять себя в трудной проблеме, решение которой занимает недели. И он красноречиво написал о своей собственной одержимости, которая корнями уходит в детство, с поиском способов интегрировать, объединять и упрощать шум мира.

Фристон уверен, что его принцип свободной энергии берет начало в детстве, в жаркий летний день, когда ему было 8 лет. Он и его семья жили в окруженном стенами английском городе Честер, недалеко от Ливерпуля, и его мать сказала сыну пойти поиграть в саду. Он перевернул старое бревно и заметил несколько вшей — маленьких жуков с экзоскелетами в форме броненосца — которые, как он первоначально предполагал, двигались, отчаянно пытаясь найти укрытие и тьму. Посмотрев на них полчаса, он пришел к выводу, что они на самом деле не искали тени. «Это была иллюзия, — говорит Фристон. — Фантазия, которую я породил».

Он понял, что движение вшей не имеет большой цели, по крайней мере, в том смысле, что у человека есть цель, когда он садится в машину, чтобы выполнить поручение. Движение существ было случайным; они просто двигались быстрее в тепле солнца.

Фристон называет это своим первым научным пониманием, моментом, когда «все эти надуманные, антропоморфизированные объяснения цели и выживания и тому подобное, казалось, просто исчезли», — говорит он.

«И то, за чем вы наблюдали, просто существовало. В том смысле, что по-другому быть не могло».

Отец Фристона был инженером-строителем, который работал на мостах по всей Англии, и его семья переезжала вместе с ним. Всего за первые 10 лет молодой Фристон учился в шести разных школах. Его учителя часто не знали, что с ним делать, и большую часть своей хрупкой самооценки он извлекал из решения проблем. В возрасте 10 лет он разработал саморегулирующегося робота, который теоретически мог пересекать неровную поверхность, неся стакан воды, используя самокорректирующиеся исполнительные механизмы обратной связи и ртуть. В школу привели психолога, чтобы спросить Фристона, как он это придумал. «Ты очень умный, Карл», — заверила его мать, не в последний раз. «Не позволяй им говорить тебе, что это не так». Он говорит, что не верил ей.

Когда Фристон был в подростковом возрасте, у него был еще один похожий эпизод. Он только что подошел к своей спальне после просмотра телевизора и заметил цветущие вишни за окном. Он внезапно стал одержимым мыслью, которая с тех пор никогда не отпускала его. «Должен быть способ понять все, начиная с нуля», — подумал он.

«Если мне разрешено начинать только с одной точки во всей Вселенной, могу ли я вывести из этого все остальное, что мне нужно?».

Он часами оставался на кровати, делая свою первую попытку. «Я полностью провалился, очевидно», — говорит он.

К концу средней школы Фристон и его одноклассники были выбраны для раннего эксперимента по компьютерному консультированию. Им был задан ряд вопросов, и их ответы были разбиты на карточки и пропущены через машину, чтобы экстраполировать идеальный выбор карьеры. Фристон описал, как ему нравится дизайн электроники и уединение с природой, поэтому компьютер предложил ему стать установщиком телевизионной антенны. Это казалось неправильным, поэтому он посетил школьного консультанта по карьере и сказал, что хотел бы изучать мозг в контексте математики и физики. Консультант сказал Фристону, что он должен стать психиатром, что, к ужасу Фристона, означало, что он должен изучать медицину.

И Фристон, и консультант перепутали психиатрию с психологией, которую он, вероятно, должен был бы изучать как будущий исследователь. Но оказалось, что это была удачная ошибка, так как она направила Фристона на путь изучения ума и тела, и к самому нужному опыту в его жизни.

После завершения медицинских исследований Фристон переехал в Оксфорд и провел два года в качестве стажера в больнице викторианской эпохи под названием Литтлмор.

Основана в соответствии с Законом о безумстве 1845 года, больница Литтлмор изначально была учреждена для оказания помощи в переселении всех «нищих безумцев» из рабочих домов в больницы. К середине 1980-х годов, когда приехал Фристон, это было одно из последних старых убежищ на окраинах английских городов.

Фристону была назначена группа из 32 пациентов с хронической шизофренией, наиболее обездоленных жителей Литтлмора, для которых лечение в основном означало сдерживание. Для Фристона, который вспоминает своих бывших пациентов с явной ностальгией, это было знакомство с тем, как легко нарушались связи в мозге.

«Это было прекрасное место для работы», — говорит он. «Это небольшое сообщество интенсивной и яркой психопатологии».

Дважды в неделю он проводил 90-минутные сеансы групповой терапии, на которых пациенты вместе исследовали свои заболевания, что напоминало сегодняшние встречи «Спроси Карла». В группу вошли красочные персонажи, которые вдохновляют Фристона на размышления более 30 лет спустя. Была 6-летняя Хиллари, которая выглядела так, как будто она могла играть старшего повара в аббатстве Даунтон, но которая, прежде чем приехать в Литтлмор, обезглавила соседа кухонным ножом, ведь он стал злой вороной человеческого размера.

Был Эрнест, у которого была склонность к пастельным кардиганам Marks & Spencer и подходящим туфлям из плимсолла, и который был «настолько безудержным и неисправимым педофилом, насколько вы можете себе представить», — говорит Фристон.

А потом был Роберт, красноречивый молодой человек, который мог бы быть студентом университета, если бы у него не было тяжелой шизофрении. Роберт одержимо думал об экскрементах ангелов: было ли это благословение или проклятие, и были ли оно когда-либо видимыми для глаза, и он, казалось, был озадачен тем, что эти вопросы не приходили в голову другим. Для Фристона сама идея ангельских экскрементов была чудом. Это говорило о способности людей с шизофренией приходить к понятиям, к которым человек с более «правильно» функционирующим мозгом не мог легко додуматься. «Очень сложно придумать что-то вроде какашек ангелов, — говорит Фристон с чем-то вроде восхищения. — Я не мог этого сделать».

После Литлмора Фристон провел большую часть начала 1990-х годов, используя относительно новую технологию — сканирование ПЭТ — чтобы попытаться понять, что происходит в мозге людей с шизофренией. Он изобрел статистическое параметрическое картирование попутно. Необычно для того времени, Фристон был непреклонен, что техника должна свободно распространяться, а не быть запатентованной и коммерциализированной, что во многом объясняет, как она стала настолько широко распространенной. Фристон летал по всему миру, например, в Национальный институт здоровья в Бетесде, штат Мэриленд, чтобы передать его другим исследователям.

«Я, буквально, с четвертью биометрической ленты, сел в самолет, привез ее туда, загрузил и провел целый день, заставляя это работать, учил кого-то, как им пользоваться, а потом пошел домой отдыхать».

Фристон говорит: «Так работало программное обеспечение с открытым исходным кодом в те дни».

Фристон пришел на площадь Королевы в 1994 году, и в течение нескольких лет его офис в ЛФВ располагался всего в нескольких дверях от Gatsby Computational Neuroscience Unit. Бюро, где исследователи изучают теории восприятия и обучения, как в живых, так и в машинных системах, управлял его основатель, психолог и ученый Джеффри Хинтон. В то время как ЛФВ становился одной из ведущих лабораторий по нейровизуализации, подразделение становилось тренировочной площадкой для нейробиологов, заинтересованных в применении математических моделей к нервной системе.

Фристон, как и многие другие, пришел в восторг от «детского энтузиазма» Хинтона по отношению к недетским статистическим моделям, и эти двое стали друзьями.

Со временем Хинтон убедил Фристона, что лучший способ думать о мозге — это байесовская вероятность. Идея, восходящая к 19 веку и работе Германа фон Гельмгольца, заключается в том, что мозг вычисляет и воспринимает в вероятностной манере, постоянно делая предсказания и корректируя убеждения, основываясь на информации от органов чувств. Согласно самой популярной современной байесовской версии, мозг — это «механизм вывода», который стремится минимизировать «ошибку предсказания».

В 2001 году Хинтон уехал из Лондона в Университет Торонто, где он стал одной из самых важных фигур в области искусственного интеллекта, заложив основу для большинства современных исследований в области глубокого обучения.

Однако перед уходом Хинтона Фристон в последний раз навестил своего друга. Хинтон описал новую методику, которую он разработал, чтобы позволить компьютерным программам более эффективно имитировать процесс принятия решений человеком — процесс интеграции входных данных множества различных вероятностных моделей, теперь известный в машинном обучении как «экспертный опыт».

Встреча заставила голову Фристона кружиться. Вдохновленный идеями Хинтона и в духе интеллектуальной взаимности, Фристон послал Хинтону набор заметок об идее, которую он разработал для соединения нескольких, казалось бы, «не связанных анатомических, физиологических и психофизических атрибутов мозга». Фристон опубликовал эти заметки в 2005 году — то была первая из многих десятков статей, которые он продолжал писать о принципе свободной энергии.

Даже Фристону трудно решить, с чего начать, когда он описывает принцип свободной энергии. Он часто отправляет людей на свою страницу в Википедии. Но, с моей стороны, похоже, стоит начать с одеяла, накинутого на футон в кабинете Фристона.

Это — квадрат из белого флиса, выполненный по индивидуальному заказу с черно-белым портретом строгого русского бородатого математика по имени Андрей Андреевич Марков, который умер в 1922 году. Одеяло — подарок-розыгрыш от сына Фристона, плюшевая полиэфирная шутка об идее, которая стала центральной в принципе свободной энергии. Вся суть в Марковском ограждении (или покрове, как его часто называют — ред.), что в машинном обучении, по сути, является щитом, отделяющим один набор переменных от других в многоуровневой иерархической системе. Психолог Кристофер Фрит, чей h-индекс наравне с индексом Фристона, однажды назвал Марковское ограждение «когнитивной версией клеточной мембраны, защищающей состояния внутри одеяла от состояний снаружи».

По мнению Фристона, вселенная состоит из Марковских ограждений внутри Марковских ОГРАЖДЕНИЙ. У каждого из нас есть Марковское ограждение, которое отделяет нас от того, что не является нами.

И внутри нас находятся ограждения, разделяющие органы, которые содержат ограждения, разделяющие клетки, которые содержат ограждения, разделяющие их органеллы. Ограждения определяют, как биологические вещи существуют во времени и ведут себя отличительно друг от друга. Без них мы просто горячий газ, который растворяется в эфире.

«Это Марковское одеяло, о котором вы читали. Это оно. Вы можете прикоснуться к нему», — сухо сказал Фристон, когда я впервые увидел подарок в его кабинете. Я не мог с собой ничего поделать и протянул руку, чтобы почувствовать это под пальцами. С тех пор, как я впервые прочитал о Марковских ограждениях, я видел их повсюду. Ограждения вокруг листьев, деревьев и комаров. В Лондоне я видел их вокруг аспирантов в ЛФВ, вокруг одетых в черное протестующих на митинге антирасизма и вокруг людей, живущих на лодках в каналах. Невидимая оболочка окружает каждого, а под каждым — отдельная живая система, минимизирующая собственную свободную энергию.

Само понятие свободной энергии походит из физики, что означает, что его трудно объяснить точно, не углубляясь в математические формулы.

В некотором смысле это делает его мощным: это не просто риторическая концепция. Это измеримая величина, которую можно смоделировать, используя почти ту же математику, которую Фристон использовал для интерпретации изображений мозга, что настолько изменило мир. Но если вы переведете концепцию с математики на английский, вы получите примерно следующее: свободная энергия — это разница между состояниями, в которых вы ожидаете находиться, и состояниями, в которых вы находитесь по данным органов чувств. Или, другими словами, когда вы минимизируете свободную энергию, вы минимизируете удивление.

Согласно Фристону, любая биологическая система, которая сопротивляется тенденции к беспорядку и растворению, будет придерживаться принципа свободной энергии — будь то простейший организм или профессиональная баскетбольная команда.

Одноклеточный организм имеет ту же необходимость уменьшить удивление, что и мозг. Единственное отличие состоит в том, что, как и самоорганизующиеся биологические системы, человеческий мозг чрезмерно сложен: он впитывает информацию от миллиардов сенсорных рецепторов, и ему необходимо эффективно организовать эту информацию в точную модель мира.

«Это буквально фантастический орган в том смысле, что он генерирует гипотезы или фантазии, подходящие для попыток объяснить эти бесчисленные паттерны, этот поток сенсорной информации, которую он получает», — говорит Фристон. Стремясь предсказать, что скажет ему следующая волна ощущений — и следующая, и следующая, — мозг постоянно делает выводы и обновляет свои убеждения, основываясь на том, что органы чувств ретранслируют, и пытается минимизировать погрешность предсказания.

До сих пор, как вы могли заметить, это звучит очень похоже на байесовскую идею мозга как «двигателя вывода», о котором Хинтон говорил Фристону в 1990-х годах. И действительно, Фристон рассматривает байесовскую модель как основу принципа свободной энергии («свободная энергия» является даже грубым синонимом «ошибки предсказания»). Но ограничение байесовской модели для Фристона состоит в том, что она учитывает только взаимодействие между убеждениями и восприятием; ей нечего сказать о теле или действии.

Этого недостаточно для Фристона, который использует термин «активный вывод» для описания того, как организмы сводят к минимуму удивление, перемещаясь по миру. Фристон полагает, что когда мозг делает предсказание, которое не сразу подтверждается тем, что передают чувства, он может минимизировать свободную энергию одним из двух способов: он может пересмотреть свое предсказание — принять неожиданность, признать ошибку, обновить свою модель мира — или он может действовать так, чтобы сделать прогноз правдивым. Если я делаю вывод, что касаюсь моего носа указательным пальцем левой руки, но мои проприоцепторы говорят мне, что моя рука находится сбоку, я могу минимизировать бушующие сигналы о погрешности предсказания, просто поднимая руку и нажимая пальцем на нос.

И на самом деле, именно так принцип свободной энергии учитывает все, что мы делаем: восприятие, действие, планирование, решение проблем. Когда я сажусь в машину, чтобы выполнить поручение, я минимизирую свободную энергию, подтверждая свою гипотезу — мою фантазию — действием.

Для Фристона чрезвычайно важно сложить действие и движение в уравнение. Даже само восприятие, по его словам, «порабощено действием»: чтобы собирать информацию, глаз метается, диафрагма втягивает воздух в нос, пальцы создают трение о поверхность. И все это прекрасное моторное движение существует в континууме с большими планами, исследованиями, и действиями.

 «Мы исследуем мир, — пишет Фристон, — чтобы наши прогнозы стали самоисполняющимся пророчеством».

Так что же происходит, когда наши пророчества не сбываются? Как выглядит поражение с точки зрения системы? Оказывается, принцип свободной энергии — это не просто единая теория действия, восприятия и планирования; это также теория психического заболевания. Когда мозг придает слишком мало или слишком много веса показаниям, поступающим от органов чувств, возникает проблема. Например, кто-то с шизофренией может не обновить свою модель мира, чтобы учесть сенсорную реакцию глаз. Там, где один человек может увидеть дружественного соседа, Хиллари может увидеть гигантскую злобную ворону. «Если вы думаете о психиатрических состояниях и даже о большинстве неврологических состояний, то это просто сломанные убеждения или ложные выводы — галлюцинации и заблуждения», — говорит Фристон.

За последние несколько лет Фристон и несколько других ученых использовали принцип свободной энергии, чтобы помочь объяснить беспокойство, депрессию и психоз, наряду с определенными симптомами аутизма, болезни Паркинсона и психопатии. Во многих случаях ученые уже знают — благодаря методам нейроизображения Фристона — какие участки мозга имеют тенденцию к сбоям в работе при различных расстройствах и какие сигналы имеют тенденцию нарушаться. Но одного этого недостаточно, чтобы продолжать. «Недостаточно понять, какие синапсы, какие мозговые связи работают ненадлежащим образом, — говорит он. — Вам нужны вычисления, которые свидетельствуют об убеждениях».

Итак: принцип свободной энергии предлагает комплексное объяснение того, как работает мозг, и комплексное объяснение того, как мозг дает сбои. Таким образом, само собой разумеется, что это также может привести нас к пути моделирования мозга с нуля.

Несколько лет назад группа британских исследователей решила вернуться к фактам безумия короля Георга III с помощью нового аналитического инструмента. Они загрузили около 500 писем, написанных королем, в механизм машинного обучения и кропотливо обучили систему распознавать различные текстовые особенности: повторение слов, длину предложения, синтаксическую сложность и тому подобное. К концу учебного процесса система смогла предсказать, было ли написано королевское послание в период мании или в период здравомыслия.

За последние несколько лет этот вид технологии сопоставления с образцом, который примерно схож с техникой, которая научила машины распознавать лица, изображения кошек и речевые образцы, привел к огромным успехам в вычислительной технике.  Но это требует много предварительных данных и человеческого контроля, и подход — очень хрупкий. Другой подход к искусственному интеллекту, названный обучением с подкреплением сигналами только от среды взаимодействия, показал невероятный успех в выигранных играх: шахматы, Брейкаут Атари. Оно не требует от людей большого количества обучающих данных; для этого нужно просто сообщить нейронной сети, что нужно получить определенную награду, часто — победу в игре. Нейронная сеть учится, играя в игру снова и снова, оптимизируя любые движения, которые могут привести ее к финалу, так же, как и собака учится выполнять определенные задачи для удовольствия.

Но обучение с подкреплением тоже имеет довольно серьезные ограничения. В реальном мире большинство ситуаций не организованы вокруг единой, узко определенной цели. (Иногда вам нужно прекратить играть в Брейкаут, чтобы пойти в ванную, потушить пожар или поговорить с вашим боссом). И большинство окружений не так стабильны и ограничены правилами, как игра. Тщеславие нейронных сетей заключается в том, что они должны думать так же, как мы; но такой тип обучения не поможет этого достичь.

Для Фристона и его энтузиастов эта неудача логична. В конце концов, согласно принципу свободной энергии, основной движущей силой человеческого мышления является не стремление к какой-либо произвольной внешней награде, а желание минимизировать ошибку прогноза. Ясно, что нейронные сети должны делать то же самое. Хорошо, что байесовские формулы, лежащие в основе принципа свободной энергии — те, которые так сложно перевести на английский, — уже написаны на родном языке машинного обучения.

Джули Питт, глава офиса машинного обучения в Netflix, открыла для себя Фристона и принцип свободной энергии в 2014 году, и это изменило ее мышление. (Биография Питт в Твиттере гласит: «Мои выводы базируются на принципе активного умозаключения»). Помимо своей работы в Netflix, она изучает возможности применения этого принципа в другом проекте под названием «Order of Magnitude Labs». Питт говорит, что красота модели свободной энергии заключается в том, что она позволяет искусственному посреднику действовать в любой среде, даже в новой и неизвестной. Согласно старой модели обучения с подкреплением, вы должны будете продолжать устанавливать новые правила и дополнительные вознаграждения, чтобы ваш посредник справлялся со сложным миром. Но посредник свободной энергии всегда генерирует свою собственную внутреннюю награду: минимизацию неожиданности. И эта награда, говорит Питт, включает в себя необходимость выйти и исследовать.

В конце 2017 года группа во главе с Розалин Моран, нейробиологом и инженером в Королевском колледже Лондона, столкнула двух ИИ-игроков друг против друга в версии 3D-стрелялки Doom. Цель состояла в том, чтобы сравнить посредника, движимого активным умозаключением, с посредником, движимым максимизацией вознаграждения.

Цель посредника с наградой состояла в том, чтобы убить монстра внутри игры, но посреднику с активным умозаключением нужно было лишь минимизировать удивление. Второй сначала двигался медленно. Но, в конце концов, он начал вести себя так, как будто у него была модель игры, и, похоже, он осознавал, например, что когда игрок двигается влево, монстр двигается вправо.

Через некоторое время стало ясно, что даже в игровой среде посредник, движимый максимизацией вознаграждения, был «явно менее устойчивым», а посредник с активным умозаключением лучше изучил окружающую среду. «Он превзошел посредника, обучающего по принципу подкрепления, потому что изучал среду», — говорит Моран. В другом симуляторе, который сравнивал посредника, минимизирующего свободную энергию, с реальными людьми, история была похожей. Фристонский посредник начал медленно, активно изучая варианты — эпистемально выискивая, сказал бы Фристон, — прежде чем быстро достигнуть человеческих характеристик.

Моран сказала мне, что активный вывод начинает распространяться на более широкую технологию глубоко изучения, хотя и медленно. Некоторые из учеников Фристона продолжали работать в DeepMind и Google Brain, а один из них основал лабораторию теории искусственного интеллекта Huawei. «Все распространятся с площади Королевы», — говорит Моран. Но используется не так часто, как обучение с подкреплением сигналами только от среды взаимодействия, которое изучают даже студенты. «Мы не преподаем магистрантам принцип свободной энергии. Пока что».

В первый раз, когда я спросил Фристона о связи между принципом свободной энергии и искусственным интеллектом, он предсказал, что через пять-десять лет большинство машинного обучения будет включать минимизацию свободной энергии. Во второй раз его ответ был нелепым. «Подумайте, почему это называется активным умозаключением», — сказал он. Его ровные, блестящие белые зубы показались сквозь улыбку, когда он ждал, чтобы я следил за игрой слов. (active inference и artificial intelligence — акронимы этих слов на английском языке совпадают).

Пока я был в Лондоне, Фристон выступил с докладом в большой торговой фирме. Приблизительно 60 торговцев акциями были приглашены на встречу в конце рабочего дня. Фристон описал, как принцип свободной энергии может моделировать любопытство искусственных посредников. Через 15 минут он попросил своих слушателей поднять руку, если они поняли, что он говорит. Он насчитал только три руки, поэтому он изменил вопрос: «Можете ли вы поднять руку, если это была полная чепуха, и вы не знаете, о чем я говорил?». На этот раз многие подняли руки, и у меня возникло ощущение, что другие не сделали этого чисто из вежливости. Через 45 минут Фристон повернулся к организатору встречи и посмотрел на него, словно говоря: Что за черт?? Менеджер немного запнулся, прежде чем сказать: «Здесь все умные». Фристон любезно согласился и закончил свою презентацию.

На следующее утро я спросил Фристона, считает ли он, что разговор прошел хорошо, учитывая, что, похоже, немногие из этих ярких юных умов его поняли. «Будет значительная часть аудитории, которой это не нужно, — сказал он. — Иногда они расстраиваются, потому что слышали, что это важно, и не понимают этого. Они думают, что это не стоит их внимания, и уходят. Вы привыкнете к этому».

В 2010 году Питер Фрид, психиатр из Колумбийского университета, собрал 15 исследователей мозга, чтобы обсудить одну из работ Фристона. Фрид описал то, что произошло, в журнале Neuropsychoanalysi : «В комнате было много математических специалистов: три статистика, два физика, физик-химик, физик-ядерщик и большая группа нейровизуалистов, но, очевидно, у нас не было того, что потребовалось. Я встретился с физиком из Принстона, нейрофизиологом из Стэнфорда, нейробиологом из Колд-Спрингс-Харбора, чтобы обсудить эту статью. Опять же — непонятно, все без исключения говорят: слишком много уравнений, слишком много предположений, слишком много переменных, слишком глобальная теория, нет возможности для вопросов — и поэтому люди сдались».

Но помимо многих людей, которых раздражает непроницаемость Фристона, почти столько же считают, что он открыл что-то огромное, идея столь же обширная, как и теория естественного отбора Дарвина.

Когда канадский философ Максвелл Рамстед впервые прочитал работу Фристона в 2014 году, он уже пытался найти способы соединить сложные живые системы, которые существуют в разных масштабах — от клеток до мозга, от людей до культур. В 2016 году он встретился с Фристоном, который сказал ему, что та же математика, которая применяется к клеточной дифференцировке — процессу, посредством которого родовые клетки становятся более специализированными — также может быть применена к культурной динамике. «Для меня это был изменяющий жизнь разговор, — говорит Рамстед. — У меня аж закружилась голова».

«Это абсолютно новая глава в истории», — сказал мне Рамстед, когда мы сидели на скамейке на площади Королевы в окружении пациентов и персонала из окружающих больниц. До того, как появился Фристон: «Мы были обречены на вечное блуждание в этом междисциплинарном пространстве без общей валюты, — продолжил он. — Принцип свободной энергии дает вам эту валюту».

В 2017 году Рамстед и Фристон написали статью, совместно с Полом Бадкоком из Мельбурнского университета, где описали всю жизнь в терминах Марковских ограждений. Точно так же, как клетка представляет собой систему с Марковским ограждением, которая сводит к минимуму свободную энергию, так и племена, религии и виды.

После публикации статьи Рамстеда, Мик Аллен, когнитивный нейробиолог из ЛФВ, написал, что принцип свободной энергии превратился в реальную версию психоистории Исаака Азимова, вымышленной системы, которая уменьшила всю психологию, историю и физику до статистической науки.

И это — правда, что принцип свободной энергии, похоже, расширился до такой степени, что если не является теорией всего, то близко к этому. (Фристон сказал мне, что рак и опухоли могут быть ложными следствиями, когда клетки становятся обманутыми).

И Аллен спросил: существует ли риск, что теория, объясняющая все, может ничего не объяснить?

В последний день моей поездки я посетил Фристона в городе Рикмансворт, где он живет в доме, заполненном чучелами животных, которых делает его жена.

Так сложилось, что Рикмансворт появляется на первой странице «Автостопом по Галактике»: это город, где «девушка, сидящая одна в маленьком кафе» внезапно открывает секрет того, как сделать мир «хорошим и счастливым местом». Но вмешивается судьба. «Прежде чем она успела добраться до телефона, чтобы рассказать кому-либо об этом, произошла ужасная глупая катастрофа, и идея была потеряна навсегда».

Неясно, является ли принцип свободной энергии секретом того, как сделать мир хорошим и счастливым, поскольку некоторые из его последователей, кажется, почти думают, что это возможно.

Сам Фристон придерживается более взвешенного тона, поскольку наш разговор продолжался, предполагая, что активный вывод и его следствия станут довольно многообещающими.

Несколько раз он признавал, что может просто «говорить ерунду». На последнем собрании группы, на котором я присутствовал, он сказал присутствующим, что принцип свободной энергии — это понятие «если бы» — оно не предусматривает, что биологические организмы минимизируют свободную энергию, чтобы существовать; концепция просто достаточная для объяснения биотической самоорганизации.

Мать Фристона умерла несколько лет назад, но в последнее время он вспоминает ее частые заверения в детстве: ты очень умный, Карл. «Я никогда не верил ей, — говорит он. — И все же теперь я обнаружил, что мне внезапно льстит ее аргумент. Теперь я верю, что на самом деле я достаточно умный». Но эта вновь обретенная самооценка, по его словам, также привела его к изучению собственной эгоцентричности.

Фристон говорит, что его работа имеет два основных мотива. Конечно, было бы неплохо увидеть, что принцип свободной энергии однажды приведет к истинному искусственному интеллекту, говорит он, но это не является одним из его главных приоритетов. Скорее, его первым большим желанием является продвижение исследований шизофрении, чтобы помочь восстановить мозг пациентов, подобных тем, которых он знал в старом приюте. И его вторая главная мотивация — «гораздо более эгоистична». Это тянется с того вечера в его спальне, когда он был подростком и, глядя на цветущие вишни, задавался вопросом: «Могу ли я разобраться во всем самым простым способом?».

«И это очень самовлюблённо. У этого мотива нет никакого альтруистического клинического сострадания в основе. Это просто эгоистичное желание попытаться понять вещи настолько полно, четко и просто, насколько это возможно, — говорит он. — Я часто вспоминаю шутки, которые люди говорят обо мне — иногда злонамеренно, иногда очень забавно — что я не могу общаться. И я думаю: я не делаю это для вас. Я делаю это для себя».

Фристон сказал мне, что он иногда опаздывает на последний поезд домой до Рикмансворта, задумавшись о проблеме, которую решает уже много недель. Поэтому он будет спать в своем кабинете, свернувшись на футоне под «Марковским ограждением», в безопасности и надежно отделенный от внешнего мира.