Возьми три картинки и реши, какая из них похожа на сознающий мозг. Первая: три кружка, каждый связан с каждым, все влияют друг на друга. Вторая: тысяча кружков, ни один не соединён с соседним. Третья: сто кружков в ряд, каждый смотрит только на предыдущего и передаёт дальше.

Деталей больше всего во второй и третьей. Если бы дело было в количестве частей, побеждала бы тысяча. Но интуиция почему-то тычет в первую — в ту, где частей меньше всех.

Вот с этого расхождения и начинается вторая теория курса. Первая, из прошлого урока, спрашивала «дошло ли до всех сразу». Эта заходит совсем с другого конца: не «где в мозге» и не «кто узнал», а какой должна быть структура связей у чего угодно, что переживает — хоть у мозга, хоть у трёх лампочек [1].

Ответ на этот вопрос за двадцать лет превратился в теорию с собственным числом, собственными аксиомами и отдельным лагерем коллег, готовых письменно назвать эту теорию псевдонаукой — но об этом в уроке 9. Сегодня — только число. Ты его посчитаешь сам, на игрушечном примере, без единой формулы. И на первом шаге промахнёшься — это тоже часть плана.

Часть 1. Сначала облажайся сам

Прежде чем читать дальше, реши задачку с тремя картинками сам, по-честному. Никаких формул, только здравый смысл.

Если ты честно попробовал, скорее всего, ты считал либо элементы, либо связи. По элементам победит А — тысяча лампочек, солидно. По количеству связей, скорее всего, победит Б — почти сотня стрелочек, идущих цепочкой. Оба ответа неверны, и это не подстава: так же считало почти всё поле в девяностых, пока не выяснилось обратное.

Верный порядок — В, потом с большим отставанием Б, потом А, у которой целостность буквально нулевая. Причина не в размере и не в количестве стрелочек на схеме, а в том, что происходит, если попытаться систему разрезать. Именно эту процедуру теория интегрированной информации и предлагает вместо подсчёта деталей [2]. Полностью пройдём её в части 3. А пока — почему считать детали в принципе бесполезно.

Вспомни камеру из урока 1, которая не переживает закат, а просто его записывает. Вот первый кусок ответа, откуда взялась эта разница. Матрица камеры — это ровно система А в другом костюме: миллион пикселей, каждый нарезает свой кусочек света, совершенно не интересуясь соседним. Информации там гигантский объём — любая фотография несёт больше различимых состояний, чем способен удержать человек. А связности — ноль. Отсюда и разница между записывающим устройством и переживающим [1][3].

Часть 2. Теория заходит с другого конца

Рабочее пространство из урока 7 работает снаружи внутрь: смотрит на мозг, ловит момент вспышки, объявляет её признаком. Интегрированная информация работает ровно наоборот — изнутри наружу. Тонони начинает не с прибора, а с того, что заведомо верно про твоё собственное переживание прямо сейчас, пока ты читаешь это предложение [2][3].

Пять свойств, без терминологии из учебника. Твоё переживание существует — оно происходит именно сейчас, именно для тебя, это не гипотеза. Оно составное — в нём одновременно есть цвет экрана, звук за окном и мысль про домашку, а не одна голая точка. Оно определённое — это переживание, а не любое другое из миллиона возможных; сам факт, что оно именно такое, исключает все остальные варианты. Оно цельное — ты не можешь разложить его на «левую половину сознания» и «правую половину сознания», которые существуют порознь; оно приходит одним куском. И у него есть границы — оно ровно твоё, не размазанное на пол-комнаты и не общее с соседом.

Дальше следует ход, который и делает теорию теорией, а не философией: каждое из этих пяти свойств переворачивается в требование к физической системе. Если система должна существовать сама по себе — она обязана уметь влиять сама на себя и подвергаться собственному влиянию, а не просто пассивно стоять. Если переживание составное — система должна состоять из частей со своей структурой, а не быть одним нерасчленимым переключателем. Если оно определённое — система обязана специфицировать ровно одно состояние из множества возможных, исключая остальные. Если оно цельное — система должна быть неразложимой на независимые куски. И если у переживания есть границы — у системы должны быть чёткие границы, которые ставят вопрос: чья это, собственно, целостность [2].

Четвёртое требование — неразложимость — и даёт число. Если систему можно расписать на независимые куски без потерь, у неё нет ничего, что «переживало» бы себя как целое: есть просто куча независимо работающих деталей. Если разложить без потерь нельзя — вот тут и появляется величина, которую можно измерить: сколько именно теряется при самой щадящей попытке разложения.

Часть 3. Считаем руками, на трёх лампочках

Вернёмся к системе В из части 1 — три лампочки, каждая следит за двумя другими и переключается в ответ. Процедура получения числа выглядит так, шаг за шагом, без единой формулы.

Применим к В. Система симметрична: любая из трёх лампочек одинаково тесно связана с двумя другими. Значит, все три возможных разреза одинаково болезненны — каждый обрывает ровно одну пару взаимных связей. Раз самого безобидного разреза среди равных не выделить, а любой из них уже прилично портит систему — итоговое число получается высоким для такой маленькой системы. Три лампочки, а держатся вместе крепче, чем сто в цепочке Б.

А теперь модификация — система Г. Те же три лампочки, но третья только смотрит на первые две и переключается вслед за ними, а вот собственного сигнала обратно не подаёт: связь односторонняя. Прогони по ней те же пять шагов. Разрез «1 против 2+3» рвёт тесную взаимную пару 1–2 — потеря большая. Разрез «2 против 1+3» рвёт ту же пару с другой стороны — потеря большая. А разрез «3 против 1+2» не трогает пару 1–2 вообще: она как влияла друг на друга, так и влияет, третья лампочка ей для этого не была нужна. Теряется только способность третьей лампочки подсматривать — и всё. Это и есть самый безобидный разрез, и число здесь получается заметно меньше, чем у полностью взаимной системы В, хотя лампочек и связей формально столько же.

Прежде чем идти дальше — проверь себя на интерактиве: система из трёх узлов, разрежь её сам всеми возможными способами и посмотри, какой разрез даёт наименьшую потерю.

Часть 4. Мозжечок: клеток больше, а свет не гаснет

Это не абстрактная разминка на игрушечных лампочках. У тебя в черепе есть настоящая структура, построенная почти как схема Г из части 3.

В мозжечке около 69 миллиардов нейронов — это примерно 80% всех нейронов человеческого мозга, больше, чем во всей остальной коре вместе взятой [6]. Если бы верным было интуитивное правило «больше клеток — больше сознания», мозжечок был бы главным подозреваемым на роль его источника, а не кора с её куда более скромными 16 миллиардами.

Вместо этого случаи полного отсутствия мозжечка описаны у живых взрослых людей. Один задокументированный случай — женщина, дожившая до 24 лет без единого признака, что у неё нет мозжечка вообще: обнаружили случайно, при обследовании по другому поводу. Без последствий не обошлось: в описании случая указаны умеренные двигательные нарушения — неустойчивая походка, невнятная речь — и лёгкое снижение интеллектуальных показателей. Но человек перед врачами — это человек: говорит, узнаёт, планирует, растит ребёнка, имеет биографию и явно кто-то есть внутри [5]. Отсутствие структуры, где лежат четыре пятых всех нейронов мозга, не выключило свет и даже не притушило его до неузнаваемости.

Для теории интегрированной информации это не досадное исключение, которое приходится объяснять задним числом. Это ровно предсказание, сделанное заранее из архитектуры [1][2]. Мозжечок устроен модульно и почти без обратных петель: параллельные волокна подают сигнал на клетки Пуркинье практически в одну сторону, отдельными независимыми каналами, каждый почти не разговаривает с соседним и почти не отвечает коре тем же способом, каким кора разговаривает сама с собой. Архитектурно это тысяча маленьких копий узла 3 из системы Г — много клеток, каждая слушает, почти никто не отвечает. Число целостности такой структуры остаётся низким независимо от того, сколько клеток туда напихать, потому что дело не в количестве, а в форме связей.

Часть 5. Почему для настоящего мозга число не посчитать

Три лампочки — посильно на бумаге за пять минут. Число способов разрезать систему растёт взрывообразно с числом элементов: для десятка узлов вариантов уже тысячи, для сотни — заведомо больше, чем можно перебрать, даже если каждый шаг стоил бы миллиардную долю секунды [2][3]. А в человеческом мозге около 86 миллиардов нейронов [6]. Перебор всех возможных разрезов такой системы не осилит не только сегодняшний компьютер — он не по силам ни одному физически возможному вычислительному устройству, которое поместилось бы во Вселенной. Это не временная нехватка мощности, которая рассосётся через десять лет прогресса. Это про то, как быстро растёт само число вариантов [3].

Есть и второе возражение, бьющее с другой стороны, и оно куда неудобнее. Физик и специалист по теории вычислений Скотт Ааронсон в 2014 году построил на бумаге простые, предельно регулярные сети переключателей — ничего похожего на нейроны, просто решётки с фиксированным правилом — и показал, что формальное определение теории присваивает таким сетям огромное число, сопоставимое с оценками для настоящего мозга [4]. При этом решётка не делает ничего, кроме как механически проводит один и тот же расчёт по одному и тому же правилу. Спросить у неё, каково это — быть ей, явно бессмысленно.

Получается зажим с двух сторон одновременно. Мозжечок — система, которая по интуиции должна была бы что-то значить из-за одних только объёмов, и теория честно ставит ей низкое число, подтверждаясь. Решётки Ааронсона — система, которая по интуиции явно ничего не значит, а теория ставит ей высокое число, не подтверждаясь. Тонони отвечал, что интуиция «это же просто переключатели» сама по себе не аргумент — предположить, что у решётки нет внутреннего опыта, так же легко, как когда-то было легко предположить это про нейроны. Спор до сих пор не закрыт, и запись Ааронсона стоит читать именно как позицию специалиста в открытой дискуссии, а не как рецензируемое опровержение [4].

Часть 6. Что остаётся, когда точного числа нет

Раз для настоящего мозга число не вычислить в принципе, а не просто пока не хватает мощности — чем вообще пользуются в клинике? Ответ — той самой штукой из урока 6. И вот тут частая путаница, которую стоит разобрать прямо: индекс из урока 6 (магнитный удар по коре, эхо, сжатое архиватором) — это не число из сегодняшнего урока и не попытка его вычислить [7].

Это отдельный, независимо откалиброванный инструмент. Идея позаимствована у теории — там тоже нужны одновременно богатство отклика (информация) и его согласованность по всей коре (интеграция) — но сам индекс не решает задачу «переберём все разрезы системы». Его получают эмпирически: бьют по коре, записывают ответ, сжимают запись и смотрят на итоговую степень сжатия. Затем откалибровывают шкалу на реальных людях в известных состояниях — бодрствование, сон, наркоз, разные степени комы — и проверяют, разводит ли индекс их так, как должен [7].

Разница практическая, а не терминологическая. Индекс из урока 6 можно посчитать сегодня же, у койки конкретного пациента, за пятнадцать минут. Число из сегодняшнего урока для того же пациента не посчитает никто и никогда — ни сегодня, ни через сто лет прогресса в вычислениях, по причинам из части 5. Одно — работающий, но приблизительный инструмент. Другое — точно определённая, но практически недостижимая величина, которая всё равно задаёт теории её главный тест: если бы её можно было посчитать, что бы она показала.

Резюме