Воспитание Нейросетей

скачать книгу бесплатно

Воспитание Нейросетей
Вадим Осмоловский

Общее представление о воспитании и развитии в фокусе широкого спектра естественных наук, в частности, анатомии, физиологии, психофизиологии и нейробиологии. Попытка сформулировать основное направление деятельности для реализации генетически детерменированного потенциала.

Вадим Осмоловский

Воспитание Нейросетей

Введение

Благодарности

Следует начать с благодарностей всем тем, кто помогал, корректировал и давал дельные советы. Огромное спасибо авторам бесчисленных книг и научных работ, на основании которых удалось прийти к порой удивительным выводам. Без этого огромного массива информации, где за каждой буквой годы человеческих жизней, проведенных в исследованиях, подготовке к публикациям, да и просто размышлениях, не стоило бы даже и мечтать о написании этих строк.

Краткость

Основной посыл, донести общее представление, не углубляясь в детали. Темы очень сложные и многогранные. Рассматривая глубоко каждый аспект, можно растянуть изложение на десять лет. Если будет поступать обратная связь о необходимости уточнений и исправлений, то в следующих публикациях эти желания обязательно будут учтены.

Развитие

Развитие потенциала, данного нам природой, это ли не интереснейшее занятие для каждого из нас? Кто такой человек, и на что он способен? Где границы возможностей? Приоритет этих вопросов возрастает с появлением детей. Нормальные родители хотят, чтоб их дети получили полноценное развитие и не упустили данный им шанс. И если судить по научным источникам, возможности, которые несут гены Homo Sapiens, если не безграничны, то существенно шире, чем то, на что настраивает нас современная культура и общество. Однако, перед тем, как полноценно реализовать генетические возможности, требуется провести тщательную и кропотливую работу. Взяв во внимание научные данные, следует выработать алгоритм, который позволит преобразовать ежедневную рутину, которая в свою очередь будет способствовать расширению границ человеческих возможностей. А читателям останется лишь применить выжимку и использовать как руководство к действию. Ведь не обязательно постоянно переизобретать велосипед, если можно купить готовый. Этот, сугубо инженерный подход, когда находишь готовое решение и нужно только лишь немного его подправить под себя, позволяет достичь положительных результатов, не тратя жизнь на эксперименты.

Планирование

Огромное количество трудностей при воспитании детей часто ставит в тупик. И наша задача – подготовиться к проблемам до их появления. Когда сложные времена наступят, то мы сможем во всеоружии и полной боеготовности справиться. Разобравшись с такими сложными феноменами, как токсичность, половое воспитание, насилие, зависимость, мы будем в состоянии планировать стратегии воспитания детей и себя самих. Зная, из из чего слеплены эмоции и привычки, их гораздо проще регулировать, подчиняя здравому смыслу и воле, тем самым предотвращая ненужные хлопоты. Для того, чтоб решить проблему в начале нужно ее разложить на составные части и вербализировать. А хорошая формулировка задачи – это уже половина решения.

Вторым немаловажным доводом является и то, что лучше уж плохой план, чем вообще никакого. Гораздо удобнее сформировать стратегию с самого начала и ей следовать, чем решать проблемы по мере их поступления в условиях ограничения времени и ресурсов. В данном случае как и с болезнью, гораздо проще заниматься профилактикой, чем лечить хронические формы.

Могу лишь выразить надежду, что читатель найдет информацию полезной и поможет взглянуть на воспитание и развитие под несколько иным углом. Приятного чтения.

Нейросети

Если задать вопрос, что произвело наибольший эффект в течение последних десяти лет, очевидным будет ответ: “Искусственный Интеллект и Нейросети”. Огромное количество исследовательского внимания приковано к этой области. И не удивительно, оказывается, многие задачи, которые раньше мог выполнять только человек, оказались под силу и компьютеру. Удивительная штука, бездушная жестянка взяла на себя функции чуть ли не творчества.

Итак, составные части процесса получения ответов от Искусственного интеллекта приблизительно те же, что и у человека. Немудрено, ведь прототипом искусственного мозга был настоящий.

?Далее под сетью имеется ввиду Искусственная Нейро Сеть

Работа нейросети

Процесс подготовки сети к использованию подразумевает следующие стадии:

1. Подготовка данных. Данные, та информация, которая пройдет через сеть и оставит на ней неизгладимый отпечаток. Все так как у человека. Определенная информация оставляет впечатления на всю свою жизнь, и готовит к будущим победам.

2. Конструирование сети. Нейросеть должна иметь определенную структуру. У нее должны быть возможности получить информацию, обработать и вернуть результат. Фактически сеть состоит из трех основных элементов: принимающий слой нейронов, средние слои, и финальный слой, где генерируется ответ.

Проводя параллели с человеком, можно указать на следующие соответствия. Слой ввода – это сенсоры, глаза, уши, нос и так далее. Эти органы чувство снабжены нервными клетками, которые собирают информацию из окружающей среды. По нервным волокнам информационный поток стремится в головной мозг, где происходит обработка полученных знаний. Нейроны отвечающие за решения, принятые в результате увиденного или услышанного и воплощенные в мышечную деятельность в виде, например, бега, произнесенных слов, или любой другой активности, это последний слой, дающий результат. Искусственная нейросеть представляет собой компьютерную программу, написанную человеком. А нейросеть самого человека – продукт эволюционного отбора, закрепленного в генах, как следует удобренный культурой и воспитанием.

1. Настройки сети. Перед тем как сеть увидит данные, она должна быть настроена. Во-первых, там есть много ручек, которые можно подкрутить. Во-вторых, есть возможность взять предварительно обученную модель для того, чтоб сократить время тренировки. Если сравнивать с человеком, то необходимо учить математике с нуля, и только потом прийти к линейной алгебре. Ведь без фундамента невозможно ожидать усвоению сложного материала. Для компьютера же можно взять предварительно обученную школьной математике модель и сразу приступить к обучению линейке, минуя первый шаг.

2. Модель, место, где сохраняется результат увиденного. Долговременная память, если хотите. Так сказать, слепок впечатлений и знания, для последующего использования.

3.Тренировка модели. Фактически это процесс предоставления информации сети. Модель в таком случае учится сама находить признаки, по которым она понимает почему что-то то, а не это. К примеру если ребенку показать картинку с котом первый раз и спросить что это такое, то он ответит что не знает. Однако, если мы повторим эту процедуру большое количество раз, то ребенок будет с определенной долей вероятности правильно указывать на кота или собаку.

Чем больше картинок увидит ребенок, тем точнее будет определение. Причем, через некоторое время можно будет показать для сравнения не всего кота, а только его глаз и глаз собаки, задав вопрос: где чей?

Если обобщить весь процесс развития нейросети человека, то происходит следующее. Ребенок, рождаясь, погружается в информационные потоки. Сенсоры(глаза, уши, нос и так далее) передают всю гамму стимулов внешнего мира и пластичный мозг, готовый и сконструированный для таких условий, наполняется полезными(или не совсем) данными. Модель ребенка обучается различать голоса, лица, мимику. Вскоре, из шума ребенок учится выделять признаки отдельных знакомых звуков, окрашенных эмоционально. Из звуков выделяются слова, из слов предложения и так далее. Модель ребенка учится адекватно реагировать на сигналы реальности и с течением времени показывает чудеса эрудиции и мастерства.

С точки зрения физиологии происходят следующие процессы:

1. Сигналы новой информации, поступая через сенсоры, стимулируют выработку меж синаптических нейромедиаторов.

2. Нейромедиаторы попадают на рецепторы нейронов, которые запускают активацию генов, ответственных за нейрогенез.

3. Происходит формирование новых синапсов между отростками нейронов. Уровень сложности (а значит и способностей) сети зависит именно от количества нейронов с синапсами. Во взрослом мозгу около 200 млрд нейронов, причем от каждого могут отходить десятки тысяч отростков. Т.е в мозгу 1.25*10

транзисторов, тогда как на всей нашей планете в во всех существующих компьютерах и смартфонах их 1*10

1. Новые нейроны объединяются в нейро группы – совокупность клеток, отвечающая за определенную функцию. Например, когда ребенок учит букву А, это значит в голове появляется один или несколько нейронов, которые реагируют на демонстрацию буква А.

2. Запоминание важной информации. Это происходит за счет создания молекул памяти в нейронах и новых соединений между нейронами.

3. Забывание ненужной информации. Да-да, забывание – это тоже труд.

Важные особенности, на которые следует обратить внимание:

Первое и, наверное, самое важное, это то, что мозг развивается только в том случае, если он испытывает когнитивную нагрузку. Только при решении задач мы учимся с ними справляться. Наивно полагать, что способности придут сами, или того хуже, что они заложены лишь по происхождению. Безусловно, генетический потенциал играет ключевую роль, но без тренировки

Второе, мозг не живет своей отдельной жизнью в стороне от всего остального организма. Мышцы оказывают огромное влияние на развитие мозга. Недаром древние греки говорили: “Хочешь быть красивым – бегай, хочешь быть здоровым – бегай, хочешь быть умным – бегай.”

Отсутствие тренировки губительно и приводит к атрофии мыслительных способностей. Фактически рост и развитие мозга напрямую зависит от информации в него попавшей. И если стимулы не поступали, то соответственно нейроны и их отростки не росли. Ну а если думать нечем, то и чудес не бывает, из ничего ничего не появляется.

Что может пойти не так?

На самом деле современный мир ставит нас в крайне неудобное и уязвимое положение. Во-первых, это общая парадигма преследования комфорта. Современные люди перестали ходить ногами и думать головой, прекратили на полную использовать свой терморегуляционный потенциал. Только представьте, что за жизнь была у древних людей, если ископаемые останки охотников собирателей говорят нам о том, что с переходом к сельскому хозяйству люди стали ниже ростом, у них появилось большое количество маркеров стресса и болезней. Но главная трагедия современного человека – существенно сократился объем мозга. По всей видимости, наши предки-охотники вели гораздо более интересную и насыщенную жизнь, которая заставляла использовать ум на всю катушку. Иначе не было смысла содержать такой дорогой орган.

Интересным является тот факт, что ни у неандертальцев, ни у первых кроманьонцев нет следов обуви. По всей видимости, они ходили босиком, а в ледниковые периоды зимы были не в пример современным. Следует учесть, что 30 тыс. лет для эволюции – не так уж и много для таких признаков. Т.е. даже если мы сейчас не ходим босиком зимой, это совершенно не значит, что у нас не заложен генетический потенциал так делать. И это может послужить толчком для развития, в том числе и интеллекта. Ведь если холодновато стоять, нужно больше ходить и бегать, то кто знает, какой эффект на ум окажет такое воздействие. Что ясно наверняка, так это то, что как только мы стали искать комфорт во всем, наши организмы стали объективно хуже функционировать.

Когнитивный шум

Количество данных в наш “информационный” век ошеломляет. Недостаток информации сложно себе вообразить. Однако не все так радужно. В головокружительном потоке данных очень легко потеряться. Да и не вся информация одинаково полезна. Однако, прежде чем рассмотреть вопрос вреда или пользы, нужно немного углубиться в физиологию нервной системы. Понимание базового функционала поможет ярче себе представлять все плюсы и минусы избытка знаний.

Если очень сильно упростить, то передача импульсов зависит от энергии, которую нужно потратить, и от количества веществ, которые передают импульс через синапс. Во-первых, при получении входящего сигнала нужно генерировать электрический импульс, который проведет информацию нейронам-соседям по отросткам. Помимо энергии для начального импульса, определенное количество энергии нужно и для того, чтоб передать сигнал от одного нейрона к другому через синапс. Для того чтоб вытолкнуть пузырьки нейромедиатора в синаптическую щель, а другому нейрону их втянуть себе нутрь тоже нужно тратить энергию.

Как вы понимаете, и энергия химических связей, и пузырьки с нейромедиатором – это величины не бесконечные, и при нагрузке расходуются. Для того, чтоб восстановить работоспособность, нужны время и ресурсы. И все бы хорошо, если бы ценные резервы расходовались на благое дело. Впрочем, так происходит далеко не всегда. Довольно частое событие, когда наше внимание сосредоточено на вещах, абсолютно не влияющих на наше развитие и даже вредят ему. Ведь для нейрона нет принципиальной разницы, какой сигнал передавать, будь то картинка из учебника или игры из мобильного телефона. Топливо горит в обоих случаях. Усугубляется ситуация и тем, что современные технологии достигли невиданных высот и поглощают наше внимание с огромной силой. Внимание – это сокровище, за которым идет охота. Причем, пожирая внимание, мобильное приложение, как правило, не оставляет ничего полезного взамен. Тем временем, из-за яркости стимула возникает реакция положительного подкрепления и формируется зависимость, человек сжигает свои ресурсы впустую снова и снова. Обратите внимание: полезная информация, зачастую, требует повышенной концентрации и усилий. Такие действия не особенно приятны, из-за того, что мало яркости стимула и сиюминутного наслаждения. Значительно проще бросить рутинный изнуряющий труд и вернуться в уютную яркую картинку очередной игры или листалки коротких бессмысленных видео. В главе об энтузиазме мы подробнее остановимся на причинах и адаптациях, которые развили в нас такую переходящую в патологическую зависимость тягу, к новому и интересному. Хорошие новости заключаются в том, что способность к концентрации – это тренируемый навык. Даже если вам кажется, что ваш ребенок ни за что не способен быть внимательным, это не так. Вероятно та информация, которая нашла бы отклик и заставила его сконцентрироваться, не попала в поле зрения. Правда, чем дольше тренировка концентрации внимания откладывается в долгий ящик, тем тяжелее будет наверстать упущенное. Ведь пластичность мозга не бесконечный ресурс. Но при должной мотивации даже взрослые люди способны на впечатляющие результаты.

Плохие данные – плохие результаты

Еще один парадоксальный вывод, который становится очевидным при работе с искусственными нейросетями. Приблизительно 80% рабочего времени тратится на подготовку данных. Для того, чтоб добиться более-менее адекватного результата от модели, нужно как следует покорпеть над качеством и структурой информации, которая будет служить субстратом для обучения. Любопытно и то, что, порой, лишь маленькие отклонения ведут к очень плохим результатам. Именно та легкость, с которой можно все испортить, приводит к мысли, что абсолютно идентичная ситуация и с мозгом человека, и с информацией в него попадающей. Не нужно лениться лишний раз подумать что, в какой последовательности, и кому преподавать. Естественно, что нужно брать во внимание индивидуальные психофизиологические особенности, и текущий уровень знаний. Одним информацию нужно подавать маленькими кусочками, в виду темперамента и быстрой утомляемости нервной системы, другим, более усидчивым и покладистым – куски побольше. Но для успешного развития структура данных должна подходить к способностям как ключ к замку. В противном случае работа будет лишь бесполезной тратой времени и сил.

Большое количество повторений

Для того, чтоб добиться устойчивого положительного результата, одного единственного стимула недостаточно. Да и пары тройки тоже вряд ли хватит. Только многократные повторения приводят к достоверно адекватному ответу сети. Это актуально как для искусственной сети, так и для человека.

Все навыки, которые человек приобретает в течение жизни подчиняются тем же правилам. И не имеет значения, говорим ли мы о чтении, математике или фигурном катании: везде процесс идентичен. Например, сев за руль автомобиля лишь однажды, наивно полагать, что этого хватит для полноценного вождения. Для уверенного управления машиной нужны часы и часы практики, пока мозг как следует не уяснит связи между стимулами, научится концентрироваться на важных и игнорировать второстепенные. Ведь последнее, что нужно в критической ситуации – это длительные размышления над тем, где педаль тормоза, а где сцепления. Перед тем, как водитель будет самостоятельно, без помощи инструктора, управлять автомобилем, навыки должны быть отточены до автоматизма. И ничем, кроме как повторением не добиться результата. Естественно, многое зависит от типа нервной системы, обучаемости или предварительного знакомства с азами вождения. Но в любом случае многократные итерации формируют анатомические изменения в мозгу, которые и позволяют пользоваться навыками вождения.

Хорошие новости заключаются в том, что можно маленькими шажками идти к результату не утруждая себя изнурительным трудом. Ведь все стимулы без исключения оставляют свой отпечаток на нейро-субстрате. Основное правило – постоянство. Эффект обязательно появится. Есть ряд исследований, подтверждающий, что, например, навык игры на фортепьяно прогрессирует гораздо быстрее, если учащийся играет по пятнадцать минут в день, пять дней в неделю, по сравнению с двумя часовыми занятиями. Частые кратковременные занятия получаются и проще для психики и занимают меньше времени при большем эффекте. Бесспорно, если обучение приносит удовольствие, то в таком состоянии нужно находиться чем больше, тем лучше. Ведь это самое продуктивное настроение с точки зрения и работоспособности, и плодотворности обучения. Если вам повезло попасть в так называемый поток, нужно в нем оставаться. Когда мозг захватывается увлекательной идеей, время летит незаметно и послевкусие от труда сугубо положительное.

Микродвижения кисти

Человека человеком отчасти сделал труд. И в первую очередь труд кистью руки. Необходимость захватывать и использовать орудия отодвинула большой палец руки, для успешной манипуляции различными мелкими предметами, послужила мощным толчком к развитию и увеличению нейро-субстрата, ответственного за движения руки. Любопытно и то, что участки в теменных долях больших полушарий, отвечающие за иннервацию и мелкую моторику руки, находятся рядом с центром Брока, ответственным за речь. Известно, что развивая кисть руки мы даем сильный стимул и развитию речи. Более того, если обратить внимание на эндокран(слепок внутри черепа) неандертальцев и Homo Sapiens, то мы обнаружим, что у наших непосредственных предков объем этих отделов более выражен. Косвенные признаки о разнице в строении речевого аппарата лишь подтверждают это предположение. В тоже время, это отражается и на следах культуры, таких как погребения, инструменты и оружие. Те останки, которые попали в руки исследователям и позволяют делать выводы, говорят, что и анатомически речевой аппарат у нас был более развит. К сожалению в современном мире комфорта на сцену выходят клавиатуры и тачскрины, которые успешно уничтожают потенциал тысячелетних адаптаций. И если еще десять лет назад в школе нужно было много писать от руки, то, к сожалению, сейчас такая необходимость уходит в прошлое. Осложняется еще все и тем, что тачскрин и джойстики стали массовым развлечением. Дети позабыли что такое лепить, шить, клеить. А ведь без этих, на первый взгляд, бесполезных занятий качество развития мозга может значительно пострадать.

Обездвиженность

Тело человека, это не изолированный объект в вакууме. Это встроенный в экосистему механизм, который очень активно с ней взаимодействует. По крайней мере это подразумевает конструкция. Однако, современная парадигма взглядов на место человека в мире переворачивает все с ног на голову. Странно, но в обществе считается правильным человека обездвижить и поместить в стерильные условия. При том, и это просто вне разумного объяснения, заявлять, что такое положение дел – наивысшее из всех возможных благ, за которое следует отдать все свое жизненное время сначала на учебе, а затем и на работе. А результат мы с вами знаем:

Первое место в мире по смертности занимают сердечно-сосудистые заболевания. Сердечно сосудистые заболевания – это, безусловно, трагедия, но вместе с кровеносной системой страдает и мозг. Связь заключается в том, что используя мышцы, человек кормит нервную систему. Ведь, нагружая тело физическими упражнениями, мы добиваемся следующих результатов:

1. Сердце повышает объем прокачиваемой крови за счет наращивания объема сердечной мышцы и растягивания предсердий и желудочков.

2. Ноги, будучи загруженными, снимают нагрузку с сердца и тем самым помогают его работе.

3. Увеличивается просвет сосудов, для прокачки большего количества крови за единицу времени.

4. Увеличивается эластичность стенок сосудов, что предотвращает проблемы с повышенным давлением в более зрелом возрасте.

И, как результат, значительно улучшается питание мозга. А больше еды – больше клеток. И это все без упоминания, что движения добавляют необходимости роста нервного субстрата, для научения сложным двигательным комплексам. Занимательным является тот факт, что интенсивная мышечная активность стимулирует выработку гликогена, который в свою очередь является непосредственным питанием для мозга.

Выводы

Подводя итог следует кратко перечислить выводы, которые позволят вывести развитие на качественно новый уровень.

1. Развитие напрямую зависит от той информации, которая попадает в наш мозг.

2. Когнитивный шум значительно снижает возможности к обучению. Следует его исключить, везде, где это возможно.

3. Организм Homo Sapiens скроен таким образом, что его потенциал раскрывается в конкретных условиях, которые подразумевают определенную нагрузку.

4. В процессе развития, помимо роста мышц и костей, растут и нервные клетки. Любые события и информация оставляют свой неизгладимый отпечаток на нашем сером веществе.

5. Производительность нервной системы напрямую зависит от тех данных, которые мы используем. И если нет ощутимого результата, прежде всего нужно перепроверить данные. Та ли у них структура и способ подачи, который должен давать нужные результаты. Данные необходимо подгонять под конкретного человека. Например, если не развились нейро группы ответственные за алфавит, не переходить к следующей фазе со слогами.

6. Большое количество повторений. С одного раза результата ожидать не приходится. Для появления нейро связей требуется время. После демонстрации новой информации нужно дать возможность нервным клеткам ее усвоить и сформировать анатомические структуры.

Когнитивный Потенциал

“Думай что-нибудь”

еврейская мудрость

Когнитивные способности вкупе с интеллектом – одна из самых впечатляющих особенностей человека, ставящая на недостижимую ступень по сравнению с другими представителями животного мира. Речь, способность к манипуляции предметами и использовании их как инструментов, решение математических задач – все это почти недоступно для животных. Есть исключения, когда четвероногие могут передавать друг другу информацию и обучать потомство техникам добычи пищи, но, тем не менее, нигде даже близко не выходит подобраться к успехам двуногих.

Формулировка

Когнитивный потенциал – способность к обработке, запоминанию и передаче информации. Чем он выше, тем успешнее индивидуум или группа в целом (если мы рассматриваем групповой когнитивный потенциал) манипулируют информацией о существующей реальности. Когнитивный потенциал зависит от врожденных и приобретенных способностей, хотя граница тут несколько условна. Без генетически детерминированного нейро-субстрата невозможно добиться положительного результата развития. Но и с некачественными информационными потоками, даже с врожденными способностями, несколько неосмотрительно надеяться на успех. Вероятно следует сделать уточнение, что с точки зрения отбора, цель деятельности должна заключаться в повышении вероятности выживания. В конце концов какой смысл очень хорошо знать физику ускорения вселенной, если грозит смерть от голода. Хотя и приоритезация значимости информационных потоков тоже является одной из интеллектуальных способностей.

Как так вышло, что Homo Sapiens смог вскарабкаться по лестнице отбора и добился таких результатов? В научном сообществе ряд теорий, которые часто дополняют друг друга. Первое, и, на мой взгляд, важнейшее качество человека это его относительная физическая слабость. Будучи безоружным от природы, и желая выжить, прямоходящий примат должен был проявить фантастическую сообразительность. Ведь природа не наградила оружием, нужно его изобрести. На эту тему много спекуляций, но по одной из теорий, выходя в саванну, человеку ничего не оставалось, как защищаться бросанием камней. Может так случилось, что один из камней был острым, рассек шкуру хищника и у нашего предка щелкнуло “Ага! камень с острым краем работает как коготь или клык”. Отбирая острые камни можно было обратить внимание на то, что камни одного типа встречаются чаще. А умение их заточить вывело на совершенно новый уровень. Конечно, эти события проходили не за день и не за два. Кто знает, сколько экспериментов закончились плачевно и были преданы забвению. Но тем не менее, эта успешная стратегия вела по пути исследования материалов и их использования, тем самым развивая ум. Ведь нужно проводить большое количество исследований, чтоб узнать, какие материалы годятся а какие нет. Нужно помнить их свойства, их местонахождение. Так же следует развивать кисть, чтоб правильно держать заготовку, правильно и прицельно бить по ней, добиваясь нужной формы. Все это – новые и новые нейроны и синапсы. Ведь качество изготовления инструментов и оружия влияет на выживаемость группы по сравнения с конкурентами. Помимо приобретения навыков, нужно же их передать соплеменникам. Ведь если ускорить производство, объяснив сородичам, как правильно работать, это даст фантастическое подспорье как в охоте и борьбе с хищниками, так победить в стычках с соседями.

Если сравнивать с другими зверями, то у представителей рода Homo нет ни огромных клыков, ни когтей, ни рогов. Более того, палеонтология нам говорит, что клыки были редуцированы очень давно. Причем, необходимо отметить, что величина клыков напрямую коррелирует с структурой группы и половым поведением. У горилл клыки выполняют роль как устрашения, так и оружия в битве, тогда как эти животные травоядные с гаремной системой половых отношений. В их случае отбор благоприятствует самому агрессивному. Получается, что наши ранние предки нащупали радикально другой путь развития, который благоприятствовал лишь самым мирным и безжалостно отбраковывал забияк. Небезынтересным является и тот факт, что агрессивное поведение – это более древняя стратегия, по сравнению с альтруистическим сдерживанием себя от гнева. С точки зрения анатомии, центры, отвечающие за агрессию находятся в отделах постарше, тогда как тормозные механизмы располагаются в более молодых. В связи с такими особенностями жизни в группе у людей должен быть рост коры больших полушарий и, однажды, когда женщины в группе поняли или почувствовали, что гораздо удобнее когда рядом менее агрессивные и более заботливые отцы, наши предки попали в ловушку положительной обратной связи. Выбирая добрых и преданных, вероятность выживания росла, тем самым стимулируя отбор уже среди и так добрых и преданных.

Помимо торможения агрессии нужна и мотивация сдерживаться. Ведь, согласитесь, сложно остановить себя, когда хочется дать волю гневу, не понимая, для чего такие усилия. В краткосрочной перспективе абсолютно не ясно, почему не стоит разбить обидчику нос. Но с другой стороны, лишняя склока – вероятность травм и увечий. Да и если в группе нет согласия, то и выживаемость всего коллектива ставится под сомнение. Особенно если соседями являются более слаженные племена конкурентов, которые, к слову, постоянно пытаются вытеснить из ареала обитания. Поэтому необходимо тщательно взвешивать, какие последствия могут быть у каждой новой ссоры. А раз возникает спрос на предсказание будущего, то нужны и инструменты. И опять кора больших полушарий взваливает на себя эту ношу. Не полностью, много еще осталось на уровне инстинктов, но все же влияние невозможно переоценить. И чем дальше в будущее смотреть и предсказывать, тем больше нейро-ресурсов нужно задействовать. Так мы подбираемся к одному из важнейших определений, а именно:

Уровень развития нервной системы – это способность организма описывать реальность в пространстве и времени. И чем ближе субъективная реальность к объективной, тем выше эта величина. Это значит, что от качества описания реальности зависит принятие решений влияющих на жизнедеятельность, как отдельного организма, так и группы в целом.

Эволюционно это закреплено различными механизмами, в том числе при помощи эмоций. На одном полюсе – фрустрация, сильная негативная эмоция связанная с тем, что прогноз действий не совпал с ожидаемым результатом. Вполне логично, что следует наказать за безответственную трату драгоценных ресурсов. Ведь в условиях дефицита, эта прямая угроза выживанию, когда большое количество энергии и времени было потрачено зря. Оставить в живых отбору следует только тех, кто об этом сожалел, остальных – на свалку. И как результат, фрустрация не дает нам баловать. Пережив такие события несколько раз, мы начинаем более тщательно прогнозировать и планировать свою деятельность, дабы избежать негативного сценария в будущем. Помимо кнута, эволюция наградила нас и пряником. Приятные переживания настигают нас, когда наш прогноз оказался точным. В этом случае эволюция решила оставить тех из нас, которые с упоением радуются своим успехам в точном прогнозировании.

В развитии когнитивного потенциала немаловажную роль сыграло и то, что человек всеяден и не занимает определенную нишу. Это в свою очередь приводит к тому, что ребенок, родившись в условиях неопределенности вынужден научиться выживать. Врожденного пище-добывающего поведения то нет, как например у теленка, которому не нужно учиться добывать траву. И поскольку условия всегда разные, то нужен механизм, с одной стороны передачи огромного количества информации родителями, а с другой – способности ее усвоить. Часто взрослые завидуют пытливости и любопытству молодых, не отдавая отчет, что это эволюция распорядилась закрепить успех выживаемости Homo с помощью генетически детерминированного голода знаний.

Следует учесть, что тех информационных технологий, доступных нам сейчас, не было. Все, чем располагал наш предок, это собственный мозг да речевой аппарат в придачу. Ведь если нет возможности разгрузить память с помощью бумаги, то приходится все хранить внутри черепной коробки. Именно поэтому мы так тяготеет к стихам и музыке. Ведь гораздо проще запомнить информацию, которая имеет определенный ритм, чем хаотичный поток. Нейроны, которые отвечают за музыкальную гармонию, по всей видимости, появились у нас очень давно и выполняют функцию помощи в усвоении больших объемов информации.

Условия развития интеллекта

Для того, чтобы уметь думать, нужно тренироваться думать. Мышление, такой же навык, как и любой другой и его можно, и должно развивать. А для того чтоб это делать успешно, разберем на необходимые составляющие процесс тренировки, но перед тем, нужно вычленить цель, к которой будем двигаться. Так будет удобнее рассматривать алгоритм обучения.

Цель – обучить мозг выделять важные черты реальности, формировать причинно следственные связи между ними и создавать адекватный контекст, позволяющий принимать решения в сложных информационных условиях. Очень важным пунктом является приоритизация свойств реальности и их сортировка на особенно важные и второстепенные. Преследуя вышеназванное стремление нужно организовать быт детей таким образом чтоб выполнялись следующие требования:

1. Наличие адекватной информации. Те знания, которые предстоит потребить нам или нашим детям, необходимо приготовить. Информация должна быть структурирована и адаптирована в соответствии с возрастом, уровнем знаний и личными особенностями. То есть нужно приблизительно понимать, какой текущий уровень знаний у обучаемого. Какие нейро группы уже развиты. Точно так же, как мы не даем кусок жареного мяса трехмесячному малышу, так и человеку, не знакомому с основами математики, нет смысла объяснять линейную алгебру. В противном случае информация, из-за своей сложности будет представлять собой малопонятный шум. Данные не должны быть чем-то, вызывающим зевоту.

2. Относительно безопасное пространство. Если человек озабочен удовлетворением самых базовых потребностей, вроде безопасности или голода, вряд ли ему захочется музицировать.

3. Наличие потребности для получения знаний. Тут нужно отметить, что мотивация может быть различной. Идеальный случай, если удастся запустить поисковое поведение и зажечь энтузиазм. Об этом более подробно в одном из следующих разделов. А пока нужно просто иметь ввиду, что можно использовать и скуку, и любопытство, и даже стресс.

Физиология обучения

Без понимания физиологических процессов, происходящих при приобретении навыков и умений сложно корректировать стратегию обучения. Изменения нервной ткани, в зависимости от условий называется нейропластичность. Это достаточно широкое понятие и сюда входит и увеличение количества их отростков у нейронов, и формирование белковых молекул памяти. Но обо всем по порядку.

Если описывать процесс приобретения навыков и в тоже время максимально упрощая механизм взаимодействия нейронов со средой, то картина выглядит следующим образом. Во-первых, информация, которую нужно запомнить, должна не совпадать с предыдущим опытом. Это связано с тем, что в спокойном состоянии, когда информационные потоки коррелируют с уже сформировавшимся к ним отношением, большинство генов, отвечающих за обучение, находятся в спящем состоянии. Ситуация меняется, когда поступают новые и, главное, значимые данные. Из за рассогласования существующего опыта и новых неожиданных воздействий, возрастает уровень стресса. Как следствие, специальными клетками выделяются вещества – вне-синаптические медиаторы. На поверхности большого количества других нейронов находятся специальные молекулы рецепторы. Сигнальные молекулы, связываясь с рецепторами, расположенными на поверхности, передают сигнал о данном событии внутрь клетки. В самом нейроне, получившем стрессовый сигнал, происходит активация части днк, ответственной за процессы, которые отвечают за процесс научения. В частности, получив такой толчок, нейрон запускает программу ускоренного развития. Он начинает увеличивать количество отростков и связываться с другими нейронами формируя синапсы – базовые блоки нейросетей, и объединяясь в нейро-группы. Также внутри клетки формируются белковые макромолекулы молекулы, так называемые энграммы, предположительно отвечающие за запоминание и интерпретацию полученных сигналов, поступающих в данный нейрон. Ведь нейрон учится не только получать и отправлять сигналы, но и их интерпретировать. С этим помогают соседние нейроны, которые избирательно стимулируют различные отростки, в зависимости от кодирования тех или иных данных. Такая регуляция позволяет шлифовать внутреннюю молекулярную среду конкретной нервной клетки, позволив ей реагировать на определенную конфигурацию сигнала с заданным значением. Т.о образом нейрон или небольшая их группа (нейро группа) может научиться распознавать, например, конкретную увиденную букву. А группа, распознающая слово, будет соединена с группами, знающими составные буквы в отдельности.

Необходимо обратить пристальное внимание на то, что нейроны остро реагируют именно на новизну значимой информации. Если данные не новы, то реакция для их обработки более непосредственна, и соответственно количество веществ-триггеров для нейрогенеза гораздо меньше или вообще отсутствует. Этот факт необходимо учитывать, формируя учебную программу и занятия.

Следующей любопытной особенностью физиологии научения будет демонстрация удивительной положительной обратной связи. При обучении растет количество нервных клеток.!!! Вместе с тем растет число и тех из них, в чью специализацию входит производство меж синаптических нейромедиаторов, запускающих процесс, так и клеток с рецепторами. Таким образом, чем богаче нейро-субстрат, тем больше вероятность найти новизну в информационных потоках. Ведь, например нейроны, которые научились распознавать слова и собирать их в предложения, будут генерировать различные сигналы, в зависимости от содержания текста. А смысл текста может захватить ничуть не меньше, чем машинальное чтение. Таким образом, попав в струю развития, мозг поддерживает динамику самостоятельно. Ведь чем больше мы знаем, тем больше мы знаем что многого не знаем. Это в свою очередь стимулирует любопытство(и разумный стресс для нейронов), чтоб узнать еще больше. И в результате количество серого вещества увеличивается. Ведь знания должны же где-то храниться. Пространство в черепной коробке ограничено, поэтому поверхность больших полушарий собирается в складки, чтобы вместить все больше и больше нервных клеток и связей между ними. К сожалению не удалось найти работ, где бы рассмотрели корреляцию глубины и длины складок относительно уровня интеллекта.

Также необходимо упомянуть и этапы усвоения знаний. В норме новая информация сначала попадает в так называемую кратковременную память. Вначале происходит запуск “ранних генов”, тех, чья реакция на новизну возникает в момент поступления новой информации. Активация этих генов приводит к формированию белковых молекул, которые, спустя некоторое время (3-6 часов) запускают вторую фазу. На этом этапе происходит реконсолидация клеток и усвоение опыта на более глубоком уровне. Можно сказать, что информация перемещается из кратковременной в долговременную память.

Сон – важнейший элемент процесса. Данные научных исследований на этот счет абсолютно однозначны. Получив возбуждение во время обучения, те же нервные клетки получают повторный набор импульсов и приходят в возбужденное состояние уже во время быстрого сна. В этот момент происходит консолидация усвоенной в время бодрствования информации. Вероятно поэтому и существует студенческое поверие, что положив конспект либо книгу под подушку, шансы на успешную сдачу экзамена возрастают. Единственным необходимым условием, конечно, будет чтение материала перед сном.

Важное заключение, которое нам необходимо вывести, так это то, что если ребенок скучает, то шансы на успешное усвоение информации стремятся к нулю. Даже если будем заставлять корпеть на уроками дни и ночи напролет, знания будут уходить как вода в песок. Поэтому проявление изобретательности в подаче материала, это не приятное дополнение, а обязательное и неизбежное условие.

Направления развития