זכרונות מהעתיד

מה מרכיב את האינטליגנציה האנושית? ג’ף הוקינס מאמין שהתשובה נעוצה דווקא בזיכרון ובקליטה החושית

ישראל בנימיני, גלילאו. פורסם בגליון יוני 2010

סיפור ישן מעמיד מתמטיקאי ופיזיקאי מול האתגר להרתיח מים בסיר המונח על השיש במטבח. שניהם מוצאים את הפתרון: מעבירים את הסיר מהשיש אל כירת הגז ומדליקים את הגז. לאחר מכן הם נדרשים להרתיח מים בסיר המונח על השולחן. הפיזיקאי מעביר את הסיר מהשולחן אל כירת הגז ומדליק את הגז; המתמטיקאי מעביר את הסיר מהשולחן אל השיש ומצהיר ש”את הבעיה הזאת כבר פתרנו”.

סיפור זה שימש תמיד ללגלוג על מתמטיקאים, אך אם תשאלו את ג’ף הוקינס (Hawkins), המתמטיקאי שבסיפור מבטא את הבסיס האמיתי של האינטליגנציה האנושית: פתרון בעיות חדשות בעזרת זכירת פתרון בעיות קודמות.

מיליונר בלית ברירה

הוקינס זכה לפרסום בזכות תרומותיו המרכזיות להצלחת מחשבי כף-היד וה”עוזר הדיגיטלי הממוחשב” (PDA – Personal Digital Assistant). הוא היה היוזם והיוצר הראשי של ה- PDA הראשון שזכה להצלחה מסחרית, תחת השם Palm Pilot. בין שאר החידושים שנכללו במוצר זה היתה השיטה המעשית הראשונה לזיהוי כתב יד: הוקינס העז לדרוש מאנשים ללמוד לצייר אותיות בדרך חדשה, וחזה בצדק כי משתמשים יסכימו לכך אם בתמורה יקבלו יכולת לכתיבה אמינה ומהירה.

אולם חלומו האמיתי של הוקינס בעשרים השנה האחרונות היה מציאת תיאוריה כוללת של האינטליגנציה האנושית. חברות שבהן עבד, כמו אינטל, סירבו לממן את הפרוייקטים שהציע – פרוייקטים שהתמקדו בחקר המוח במטרה לקדם את תחום הבינה המלאכותית. גם MIT (המכון הטכנולוגי הנודע של מסצ’וסטס) לא היה מעוניין; מכה נוספת הנחיתה עליו אוניברסיטת ברקלי בקליפורניה, שלא היתה מוכנה לאשר תוכנית לימודים שמשלבת בין חקר המוח למדעי המחשב. אכזבות אלו הובילו את הוקינס להחלטה להרוויח מספיק כסף כדי לממן בעצמו את המחקרים שתיכנן. תוכנית זו הצליחה: בשנת 2002, ייסד הוקינס את מכון רדווד (Redwood Neuroscience Institute) שמטרתו ליצור מודלים מבוססי-ביולוגיה של זיכרון וחשיבה. במילים אחרות: המכון עובד על תיאוריות המסבירות איך פועל המוח האנושי.

לפני כמה שנים הופיע ספר שכתב הוקינס יחד עם סנדרה בלייקסלי (Blakeslee), עיתונאית של הניו-יורק טיימס לענייני מדע ובמיוחד למדעי המוח. הספר נקרא “על אינטליגנציה: כיצד הבנה חדשה של המוח תוביל ליצירת מכונות אינטליגנטיות באמת” (http://www.onintelligence.org). בספר, שנכתב עבור הקהל הרחב, מסכם הוקינס את ממצאיו בעשרים השנה האחרונות, ופורש תיאוריה מפורטת על תפקוד המוח, הדרך שבה הוא פועל, והדרך שבה נוכל לחקות יכולות כאלה.

תפקידים שונים, שיטה אחת

חוקרי המוח צברו כמות עצומה של מידע על המתרחש בחלקי המוח השונים. בתחילה נצבר המידע ממקרים של פגיעה באזורים מסוימים במוח: התפקודים שאבדו לכל נפגע כזה עזרו להבין את תפקידי האזורים השונים. כיום, מאפשרים כלים כמו MRI תפקודי (functional MRI) לגלות אילו אזורים של המוח פועלים כאשר מבוצעת מטלה קוגניטיבית מסוימת. בדרכים אלו ואחרות זוהו ומופו חלקי המוח המופקדים על עיבוד מידע מהחושים והפעלת שרירים, כמו גם הביצוע של מטלות חשיבתיות.

אך מידע זה לא הניב יותר מאשר רמזים לשאלה המרכזית של מהות האינטליגנציה. הוקינס חשב בכיוונים אחרים, בהשפעת מאמר של ורנון מאונטקסל (Mountcastle), אחד ממעצבי הנוירולוגיה המודרנית. המאמר הצביע על המבנה המשותף של כל חלקי “קליפת המוח החדשה” (neocortex). נהוג לקשור את הקליפה החדשה לבינה, מודעות, לחשיבה ולשימוש בשפה. למרות שיש לקליפה זו תפקידים כה רבים, שממוקדים באזורים שונים שלה, היא בנויה כולה משש שכבות דקות המחוברות ביניהן. הוקינס הגיע מכך להשערה כי המשותף לחלקי ה- neocortex השונים רב יותר מאשר השונה; למרות שלכל אזור תפקיד מוגדר, כל האזורים פועלים באותה צורה בדיוק.

יש להשערה זו עדויות תומכות: פגיעות תפקודיות, שנגרמות מנזקים למוח, נעלמות או נעשות קלות יותר במקרים שבהם אזור אחר במוח מקבל עליו את התפקידים של האזור הפגוע. כמו מחשב היכול לבצע עיבוד תמלילים, ובדקה הבאה לבצע ניתוח מתמטי מורכב, כך – לפי הוקינס – יכול אותו מבנה שש-שכבתי להיות אחראי על משימות שונות.

זיכרון וניבוי

מהו אותו מבנה כללי המתאים לביצוע משימות קוגניטיביות שונות? ההשראה הבאה של הוקינס היתה תכונה המוכרת לכל אחד מאיתנו: היכולת של המוח לשלוף במהירות פרטים “מעניינים” מתוך מבול המידע המציף את חושינו. כאשר אנו נכנסים לחדר מוכר, אנו יכולים לגלות במהירות אם משהו השתנה בו. כאשר מנהלים שיחה בחדר רועש, אנו מצליחים להתעלם מקולות הרקע ולהשלים מילים שלא שמענו. תופעות אלו ורבות אחרות ממחישות את היכולת שלנו לחשיבה “מלמעלה למטה” (Top-Down). בעוד רובנו נוטים לייחס לעיבוד נתוני החיפוש יחס הפוך – קליטת העובדות, וניתוח הנתונים ליצירת מידע מעובד – בעיבוד “מלמעלה למטה”, מה שאנו מצפים לראות מכתיב את עיבוד המידע ברמות התחתונות.

קיימות עדויות רבות לעיבוד מלמעלה למטה: ניסויים פסיכולוגיים מראים כי אנשים רבים קוראים טקסט בלי לחוש שיש בו שגיאות כתיב, וממצאים נוירולוגיים מעריכים כי חלק ניכר מהמידע בעצבי הראייה זורם בכיוון הלא צפוי, מהמוח אל העיניים.

רובנו איננו מודעים ליכולת שלנו למלא את הפרטים שהחושים החסירו. יכולת מפתיעה זו אינה בין אלו שצפויות להיות מוזכרות כשמדברים על אינטליגנציה. הוקינס משער כי הסיבה לכך היא פשוט כי זהו תהליך שעומד ביסוד החשיבה האינטליגנטית: יצירה מתמדת של ציפיות בשכבות “הגבוהות” של קליפת המוח, והשוואתן למתקבל מהשכבות “הנמוכות” שאליהן מגיע המידע מהחושים. לאינטליגנציה, לדעת הוקינס, יש הגדרה פשוטה: היכולת ליצור מודל פנימי של העולם ולהשתמש במודל זה כדי ליצור ציפיות. בכך תורמת האינטליגנציה להעלאת הסיכוי להישרדות, ולכן ההשקעה הגדולה באנרגיה הדרושה לקיום המוח מוצדקת במונחים אבולוציוניים. רעיון זה, כמו רוב רעיונותיו של הוקינס, אינו חדש. תרומתו הייחודית של הוקינס היא בסינתזה של רעיונות שלטענתו מהווים את הבסיס התיאורטי המלא להבנת החשיבה. למודל זה, בניגוד לרוב המודלים שהוצעו בעבר, יש תחזיות ברורות, ולכן הוא ניתן לבדיקה ולהפרכה ועומד בקריטריונים של תיאוריה מדעית.

יצירתיות ואינטליגנציה

יצירתיות, כפי שהיא מתבטאת בפתרונות לבעיות חדשות, היא ודאי אחד מהביטויים הנעלים ביותר של האינטליגנציה האנושית. הוקינס רואה יצירתיות כחלק מאותו מודל: יצירתיות היא חיזוי בעזרת אנלוגיה – הלבשה בלבוש חדש של רעיונות שכבר הצליחו. תיאור זה מאפשר להציע דרכים לשיפור היצירתיות. למשל, כאשר מנסים לפתור בעיה, כדאי לפרק אותה למרכיבים ולנסות לשנות את סדר המרכיבים – אולי על ידי כתיבת כל אחד על פתק, ערבוב הפתקים ובחינת הסדר החדש שהתקבל. “משחק” זה נותן הזדמנות לזיהוי דמיון לדברים שכבר ראינו, וליצירת אנלוגיות חדשות.

הקשר בין זיכרון ואינטליגנציה ידוע מזה כבר. כמה מהמשימות הכלולות במבחני IQ הן בעיקרן מבחני זיכרון. חלקים אחרים במבחני IQ בוחנים את יכולת הניבוי (“מצא את המספר הבא בסדרה”) או זיהוי יוצא-הדופן. אם אינטליגנציה מושתתת באמת על שליפת פרטים מהזיכרון, גזירת תחזיות מתוכם, והשוואת התחזיות עם המציאות, אלו בדיוק המשימות שהיינו מצפים לראות כמנבאות אינטליגנציה. גם המתאם בין יצירתיות ואינטליגנציה מתאים להשערה שמקור שתיהן באותו מנגנון עצבי. בכל מקרה, הוקינס גאה בכך שהספר החדש שלו כולל הצעות ליותר מעשרה ניסויים, שתוכננו במטרה לבדוק את התיאוריה. מכון המחקר שייסד שוקד על ביצוע ניסויים אלה, כמו גם על פיתוח תוכנה “חכמה” – למשל לעיבוד מידע חזותי – הבנויה לפי העקרונות שבתיאוריה החדשה.

אחת המסקנות החשובות מתיאוריה זו היא כי הגישה הרווחת ליצירת בינה מלאכותית לא תצליח לעולם: אי אפשר לבנות מחשב אינטליגנטי עם “הרבה מוח ומעט חושים”. מחשב אינטליגנטי יהיה צריך להיות מחובר לחיישנים רבים ומגוונים, כדי שיוכל לבנות ציפיות ולעמת אותן מול המציאות. חיישנים אלה אינם חייבים להיות דומים למערכת החושים של האדם: למשל, מחשב שיהיה מחובר ישירות למידע על מזג האוויר (מתחנות מטאורולוגיות, מלוויינים, מבלוני תצפית וכו’), יוכל אולי ליצור תחזיות איכותיות על מזג האוויר של מחר באותה טבעיות חסרת-מאמץ שבה אנו חוזים את ההברה הבאה שיבטא האדם שלו אנו מאזינים.