У вашего головного мозга существуют физический двигатель, имитирующий мир

    Представьте: вы стоите перед грудой зрелых дынек в овощном магазине либо на базаре. Вы хватаете одну, относите на весы и забираете домой, мечтая об фолиант, как только нарежете ее и скушаете — совершенно без каких-то усилий. А уж сейчас ответьте на вопросец: откуда вы понимаете, какую дыню покупать, и не разобрав целую кучу? Вопросец сложный, да?

    У вашего головного мозга существуют физический двигатель, имитирующий мир

    Дабы ответить на этот вопросец, нейрофизиологи обратились за подсказками в сферу… компьютерных игр. Подобно тамошнему, как только фаворитные компьютерные игры ишачят на двигателях, имитирующих физику мира, может быть, мы и сами имеем аналогичные нейронные паутине, кои дозволяют нам элегантно ориентироваться в действительном мире. Заместо тамошнего дабы возделывать каждую деталь, игровые двигатели дают ярлычки для имитации воздействий в игровом пространстве таким макаром, дабы все это же высмотрило приятно не существовало лишено смысла, а уж игрок мог реагировать на лету. Головной мозг может ишачить схожим образом.

    В работе, размещенной в академическом журнальчике Труды Государственной академии (PNAS), группа из Вуза Джона Хопкинса в сотрудничестве с Гарвардским и Массачусетским институтами, предположила первое описание тамошнего, что возможно отдельным симулятором физики, опубликованным в нашем головном мозге.

    Руки на стол

    Допустим, для вас надо неожиданно увернуться от срикошетившего мяча, от ветви дерева либо же свернуть с дороги, лицезрев на ней корову. Давайте замедлим эти реакции: вы видите объект — цвет, форму, материал, тень — понимаете свое местоположение и движение в трехмерном пространстве, планируете последующие деяния, потом позволяете собственному телу совершить четкое движение, которое дозволит избежать столкновения. Явно, в вашей голове протекают нехилые параллельные процессы.

    «Я вижу в осознании физической сцены очень интегративный процесс, в каком различные родники инфы из различных областей головного мозга ишачят сообща», разговаривает ведущий создатель работы целитель Джейсон Фишер.

    То есть, навряд ли у головного мозга будет отдельный фрагмент ткани, посвященный только физическому моделированию, который ждет в состоянии покоя перед началом появления чрезвычайных ситуаций. Определить этакий регион навряд ли получится.

    Заместо сего создатели работы задаются наиболее осмысленным вопросцем: умеют ли на фоне всегда протекающих расчетов в мозге проявляться отдельные области, активность которых в особенности растет, когда головной мозг сталкивается с физическим миром?

    Дабы отделить мешающий фон, ученые подробно спланировали четверо опыта, любой из которых базируется на предшествующем.

    У вашего головного мозга существуют физический двигатель, имитирующий мир

    В первом испытании двенадцать участников лежали в машинке фМРТ и следили видео, как только башенки из желтоватых и светло-синих блоков быстро накладывались друг на друга, доделанные опрокинуться в хоть какой момент. Добровольцы обязаны были предсказать, когда блоки начнут ниспадать либо когда желтоватых либо светло-синих блоков станет все больше. В отличие от первой задачки, для которой надо существовало применить эдак именуемую физическую интуицию, вторая задачка опиралась лишь на цвет, выступающий в качестве контроля.

    Опосля первых экспериментов ученые сузили спектр собственных поисков перед началом одиннадцати областей головного мозга, кои отображали наиболее мощную активность, когда добровольцы предвещали падение башен, в отличие от попыток угадать цвет.

    Но являются ли эти «области интереса» свойственными для физической интуиции либо для моделирования грядущих обстоятельств в целом?

    У вашего головного мозга существуют физический двигатель, имитирующий мир

    И в этом обязан посодействовать второй опыт. Добровольцы просмотрели клипы двух взаимодействующих мячей, на физическом уровне — например, сталкиваясь меж собой — или социально — когда один догонял альтернативный, как будто играются двое детишек. Сквозь несколько секунд один из мячей исчезал и добровольцы обязаны были угадать, куда он движется далее. Явно, для сего нужно моделирование. Однако вот аспект: хотя крайний сценарий а также просит прогнозирования, он в изрядной степени опирается на социальные догадки, а уж и не на физику.

    Выбрав те самый области головного мозга, кои в большей степени врубались в эту игру физики, и сравнив результаты с первым тестом, ученые сумели сократить число кандидатов перед началом пяти. Потом они проверили свои гипотезы третьим тестом, когда добровольцы пассивно следили за видео с различного рода физико-центричными материалами: недвижное личико, падающая ваза, сталкивающиеся авто. Причем них активность головного мозга сканировалась фМРТ.

    Итог: чем все больше на видео существовало на физическом уровне активного содержимого, тем самым все больше активировались эти пять регионов, даже когда добровольцы и не пробовали интенсивно предсказать, что произойдет далее.

    В конце концов, ученые задались вопросцем: как эти области головного мозга подступают для физического моделирования? Как оказывается, и не так и очень: некие области активировались, когда добровольцы сталкивались с тяжелыми задачками по запоминанию инфы, кои и не имеют ничего общего с физикой.

    Что все-таки у их общего?

    Может быть, это же хоть как-то сопряжено с трудностям прогнозирования поведения окружающего нас мира. Прошлые научные исследования продемонстрировали, что сталкиваясь со сложноватыми дилеммами головной мозг привычно подключает серию взаимосвязанных областей, задавая им же огромное количество задач. Активация данной паутине помогает решить сложноватые трудности, к примеру, этакие как только планирование последующего движения и пользование новеньких сложноватых инструментов.

    Все системы в воздействии

    Имеет ли смысл твердить об «физическом движке», ежели эта область головного мозга а также выполняет и альтернативные вещи?

    Ученые указывают на видеоплаты (GPU) в качестве аналогии.

    «Высоко параллельная архитектура GPU существовала вначале обоснована требованиями графических ресурсоемких вычислительных приложений», разъясняют создатели работы, «но с того времени графические микропроцессоры стали нужны и для остальных приложений, вроде компьютерного зрения, глубочайшего обучения нейронных сетей, также ориентировочное физическое моделирование в режиме настоящего времени в компьютерных играх».

    Графические микропроцессоры активны в процессе исполнения любых этих задач, другими словами это же сразу и физические двигатели, и графические, и двигатели компьютерного зрения и т.д.. В неком смысле паутину головного мозга определяется в этом изучении как только био GPU — она поддерживает обработку физики, однако вмонтирована в наиболее крупную паутину, ответственную за исполнение остальных сложноватых задач, этаких как только планирование воздействий.

    Посему же тогда-то обработка физики и планирование эдак плотно сплетены в головном мозге?

    «Мы полагаем, что это же сопряжено с тем самым, что детки изучают физические фотомодели мира, оттачивая свои моторные способности, играются с объектами, дабы познать о них поведении. За исключением тамошнего, дабы протянуть руку и подхватить что-то в необходимом месте с востребованным количеством силы, нужно физическое осознание в режиме настоящего времени», поясняет Фишер.

    Сего рода осознание нарушается в процессе заболевания под заглавием апраксия, когда люди имеют проблемыпрепядствия при исполнении конкретных движений по причине повреждения мозга.

    «Многие случаи апраксии являются результатом повреждения одних и тамошних же областей мозга, кои мы обусловили как только принципиальные для движения», поведал Фишер. Последующие научные исследования обязаны проверить, нарушает ли временное отключение физического движка головного мозга обработку физической инфы не подает ли признаков апраксии. Ежели да, то сломанный физический двигатель, может быть, получится починить.

    Изучая, как только области головного мозга, причастные к физическому двигателю, ведут взаимодействие меж собой, мы даже могли бы выстроить ботов, в базе которых будет лежать совершенное осознание физики.

    «В этом изучении мы проверили только маленькое подмножество любых потенциальных типов обработки физики», пишут создатели. К примеру, будут ли наши мозги реагировать на взаимодействующие воды — две волны, сталкивающиеся меж собой — эдак же, как только на два сталкивающихся жестких объекта.

    Ежели физический двигатель головного мозга вправду подобен игровому симулятору физики, он возможно спец для маленького цифры критерий — жидкостей либо жестких материалов, к примеру. Как следует, мы могли бы найти все больше типов физических двигателей, погребенных в наших циклопических нейронных паутинах.

    Может быть, нам получится снабдить ботов бессчетными физическими двигателями, всегда работающими как только видеоигры. Если б боты могли резво и отлично моделировать результаты физических сценариев, как только люди, они могли бы предчувствовать, что произойдет, перед началом тамошнего, как только это же случится. Они могли бы вести взаимодействие с миром вокруг нас и не ужаснее граждан.