Классик информатики Петер Наур (1928 — 2016) знаком по языку программирования Алгол 60 и синтаксису BNF, но у него есть ещё одна выдающаяся работа в смежной области — теория мышления на основе синапсов («A Synapse-State Theory of Mental Life», 2004 г). По сути, это теория мышления человека на аппаратном уровне.
Сегодня один из важных вопросов компьютерной науки — что такое сознание. Как его сформулировать? Индустрия ПО остро нуждается в строгом определении, чтобы программировать AGI в рамках системы безопасности и юридических норм.
Пока нет определения, мы вообще не можем сказать, у кого есть сознание, а у кого нет. Может, у некоторых людей тоже нет сознания? Как определить, что мозг человека или софт действительно генерирует картину мира, а не цепочку слов? А если человек (или софт) не умеет говорить, а только рисует? Всё это открытые вопросы…
Теория Наура вносит свой вклад в научную дискуссию. К сожалению, что эта теория пока не принята научным сообществом, а статья Наура в 2004 году была отвергнута для публикации журналами Neuron и Nature.
Петер Наур
Датский учёный в области информатики, один из пионеров компьютерной науки. Известен как разработчик первого языка структурного программирования Алгол 60 и соавтор формы Бэкуса — Наура (BNF), формальной структуры описания синтаксиса
Питер Наур родился 26 октября 1928 года в Дании и начал свою карьеру как учёный-астроном, но в конце 50-х увлёкся новым изобретением — компьютерами, которые только что появились в мире сначала в единичных экземплярах, а потом в десятках и сотнях. Он поступил на работу в датскую компанию по производству компьютеров, начал читать лекции в университете, а в 1969 году стал профессором Копенгагенского университета, где проработал 30 лет.
Основными областями исследований Наура были разработка, структура и эффективность компьютерных программ и алгоритмов. Он также стал пионером в инженерии ПО и исследованиях архитектуры приложений. Лауреат премии Тьюринга 2005 года за вклад в разработку Алгола.
Но в последние годы Наур увлёкся другими направлениями науки. После десятилетий изучения работ Уильяма Джеймса по психологии он написал ряд книг, в которых подверг обсуждению ряд аксиом западной философии и разработал продвинутую теорию мышления человека (об этом ниже).
Что такое сознание
Что такое сознание — никто не знает. Учёные не могут сформулировать фундаментальную теорию или определение. В узком смысле это основанная на культуре «высшая, свойственная только людям и связанная со способностью интерпретировать мысли функция мозга, заключающаяся в обобщённом и целенаправленном отражении действительности, в предварительном мысленном построении действий и предвидении их результатов, в разумном регулировании и самоконтроле поведения человека за счёт рефлексии» (определение из учебника по философии, ну, одно из определений).
Кажется, классическая наука в качестве аксиом приняло два тезиса: 1) у человека сознание есть; 2) у животных (или софта) нет.
Оба этих тезиса на сегодня можно подвергнуть сомнению. На Хабре была статья о 350 разных теориях сознания. Из последних достижений науки можно отметить электромагнитную теорию сознания (Front Neurol., 18.10.2024. doi: 10.3389/fneur.2024.1420676) и др.
Электромагнитная теория
Электромагнитная теория предполагает, что местонахождением сознания является электромагнитное поле (ЭМП), которое интегрирует информацию от триллионов возбуждённых нейронов. При этом в мозге два потока. Большинство действий инициируется первым «бессознательным» потоком, состоящим из нейронов, изолированных от ЭМП. Эти бессознательные непроизвольные действия «невидимы» для мыслей, расположенных в ЭМП.
Теория мышления на основе синапсов
Синаптическая теория Наура объясняет привычные нам понятия мыслительной деятельности в физиологических терминах нейронной активности:
-
Мыслительная деятельность описывается как результат непрерывной активности нейронной сети, где ключевую роль играет проводимость синапсов, открытых Шеррингтоном.
Чарльз Шеррингтон
Британский физиолог, лауреат Нобелевской премии по физиологии 1932 года за открытие синапсов. Шеррингтон ввёл в нейрофизиологию представление о синаптической связи и впервые (1897 г.) употребил сам термин «синапс». Также показал, что рефлексы, даже безусловные, регулируются нервной системой в целом
-
Привычки (шаблоны поведения, зависимости) основаны на концепции потока сознания Уильяма Джеймса. Физиологически привычки и зависимости формируются благодаря пластичности синапсов.
-
Состояние сознания (бодрствование, сон, транс) объясняется как результат циркуляции нервных импульсов по замкнутым кругам нейронов и синапсов (neuron/synapse circles). Каково общее текущее состояние всей системы из 10 млрд синапсов — в таком состоянии будет пребывать сознание.
-
Непрерывный поток мысли или поток сознания происходит в особой части сети — мыслительной сети (thought network). Она условно разделена на пять слоёв, каждый из которых характеризуется временем пластичности синапсов (от миллисекунд до месяцев/лет) и отвечает за конкретные аспекты мышления (внимание, «специфическое настоящее», ассоциации, восприятие и т. д.).
Поток сознания в художественной литературе
Первые образцы потока сознания в художественной литературе содержатся в произведениях Льва Толстого: в «Войне и мире» (Т. 1, ч. 3, гл. 13), при описании полусонного состояния Николая Ростова накануне Аустерлицкого сражения («…Да, бишь, что я думал? — не забыть. Как с государем говорить буду? Нет, не то — это завтра. Да, да! На ташку, наступить… тупить нас — кого? Гусаров. А гусары в усы… По Тверской ехал этот гусар с усами, ещё я подумал о нём, против самого Гурьева дома… Старик Гурьев… Эх, славный малый Денисов! Да, всё это пустяки. Главное теперь — государь тут. Как он на меня смотрел, и хотелось ему что-то сказать, да он не смел… Нет, это я не смел. Да это пустяки, а главное — не забывать, что я нужное-то думал, да. На — ташку, нас — тупить, да, да, да. Это хорошо…»), а также в седьмой части романа «Анна Каренина», где с его помощью передаётся стрессовое состояние главной героини накануне самоубийства. — источник
-
Механизм ассоциаций (связывание мыслей или предметов) срабатывает, когда две части мыслительной сети возбуждаются одновременно. Это приводит к укреплению проводимости нейронно-синаптического пути между ними.
Мыслительная сеть
Мыслительная сеть — пожалуй, самая интересная часть теории мышления Наура. Ведь изменяя настройки этой сети, проводимость и пластичность нейронов, можно настраивать работу всей системы. То есть по-настоящему программировать человека нейронную сеть.
Мыслительная сеть — это центральный механизм, через который Петер Наур объясняет динамику и характеристики процесса мышления. Именно изменения в этой сети определяют, как человек думает, вспоминает, воспринимает и фокусирует внимание.
В рамках теории мышления на основе синапсов, мыслительная сеть — это та часть нейронно-синаптической системы, которая оперирует огромным количеством нейронов и синапсов и делится на пять функционально специализированных слоёв.
Каждый слой отличается масштабом времени пластичности синапсов (plastic time scale) — временем, в течение которого синапс поддерживает повышенную проводимость после активации. Это позволяет системе обрабатывать информацию в разных временны́х рамках:
|
Слой |
Масштаб времени |
Функция (что контролирует/обрабатывает) |
|---|---|---|
|
1. Сенсорный (Sense-layer) |
несколько миллисекунд |
Вводит информацию от органов чувств, в поток мысли, частично «заглушая» то, что поступает из слоя элементов (4) |
|
2. Слой внимания (Attention-layer) |
1 секунда |
Направляет изменение внимания между возбуждёнными частями сенсорного слоя, слоя элементов и моторного слоя. Отвечает за субстантивные и транзитивные части потока мысли |
|
3. Слой специфического настоящего (Specious-present-layer) |
10 секунд |
Контролирует прогрессию и временнóе наложение возбуждённых частей слоя элементов и моторного слоя в соответствии с их ассоциациями. Поддерживает ощущение длительности времени (specious present) |
|
4. Слой элементов (Item-layer) |
месяцы, годы |
Хранит долгосрочные ментальные элементы (например, воспоминания, знания), готовые к вызову в поток мысли. Содержит сеть элементов (item network), которая формируется вокруг объекта знакомства (acquaintance object). |
|
5. Моторный слой (Motor-layer) |
месяцы, годы |
Аналогичен слою элементов, но содержит моторные сети, возбуждение которых приводит к мышечной активации. |
Примерно так работает человеческий мозг на программно-аппаратном уровне, согласно теории Петера Наура.
Выводы
Как видим, ключевые понятия человеческого сознания — это непрерывный поток мысли. Синапсы постоянно меняют свою эффективность, отражая развитие привычек, знаний и опыта.
С точки зрения динамической настройки (программирования) системы, наиболее важны следующие механизмы:
-
Изменение проводимости синапсов. Проводимость синапсов вдоль пути увеличивается (укрепляется) при интенсивной передаче импульсов и снижается (распадается) при бездействии.
-
Формирование ассоциаций. Как сказано выше, при одновременном возбуждении двух частей слоя укрепляется проводимость нейронно-синаптического пути между ними. Механизм ассоциации, предположительно, зависит от синапсов, позволяющих двунаправленную передачу импульсов.
-
Внимание представляет собой кратковременное усиление возбуждения (highlighting) слабо возбуждённых частей, контролируемое циркуляцией нейронно-синаптических импульсов. Это усиление приводит к формированию и укреплению ассоциаций между возбуждёнными в данный момент элементами.
Регулируя пластичность нейронной сети, можно настраивать её, увеличивая или уменьшая эффективность отдельных участков. Таким образом, по Науру программирование мозга выполняется тремя способами:
-
Интенсивная передача импульсов по определённым путям, которые мы хотим укрепить.
-
Формирование нужных ассоциаций.
-
Привлечение внимания к нужным объектам.
Официальная наука
Статья Петера Наура была отвергнута для публикации научными журналами Neuron 3 февраля 2004 года и Nature 13 февраля 2004 года.
В данный момент научный консенсус в теории поведения человека сформировался вокруг немножко другой теории Хебба (1949). Он тоже объясняет поведение человека через общую деятельность нервной системы, в которой связи между синапсами укрепляются или слабеют со временем, смотря как часто они используются. Вот как это работает:
Эта теория и её развитие в работах последователей сейчас считается классической. Она использовалась также при проектировании и программировании искусственных нейросетей, которые копируют человеческую архитектуру.
Видимо, работу Наура отвергли по той причине, что она основана не на реальных научных экспериментах, а скорее на домыслах и фантазиях автора. Но это не значит, что великий учёный неправ. В конце концов, научную интуицию никто не отменял. Возможно, теория Наура в будущем получит экспериментальное подтверждение.
© 2026 ООО «МТ ФИНАНС»
Автор: alizar
