Vino si tu pe pagina de Facebook pentru o stire de stiinta, explicata simplu, in fiecare zi!
Pagina de Facebook!
În fiecare zi, o nouă fotografie din universul nostru fascinant împreună cu o explicaţie scrisă de către un astronom profesionist: Astronomy Picture Of the Day
   
Fizica Povestita

I
Fizica Povestita

Iluzia utilizatorului (‘The user illusion’)

Aparuta in 1998 la editura Viking, cartea Iluzia utilizatorului  (‘The user illusion’) mi-a fost recomandata de un prieten, un ateu cu o minte ascutita, care probabil vrea sa ramana semet pe creasta valului cunoasterii analitice pana la sfarsit, urmand exemplul mult mai cunoscutului Cioran. Desi cititul cartii mi-a luat relativ putin timp, pentru ca se citeste cu placere, am cam intarziat rezumatul ei. O sa il fac acum, intr-un stil mai putin ‘profesional’ si mai putin concis, fiind mai degraba o rememorare a principalelor idei ale cartii, in masura in care ele au fost sesizate de mine!

Trebuie spus de la inceput ca nu am ramas cu o linie majora a cartii, ci mai degraba cu cateva idei separate. Ca si alte carti care abordeaza problema complexa a constiintei, aceasta carte reprezinta mai mult o colectie de ganduri, decat o teorie bine pusa la punct.

Ideea de baza a cartii urmeaza linia moderna de explicatie a constiintei, cum ca aceasta ar fi mai mult o iluzie a noastra (vezi si recenziile mele de la Richard Dawkins si Daniel C. Dennett pe tema constiintei). Fara sa convinga (parerea mea), cartea aduce argumente puternice in favoarea acestei supozitii, cum ar fi de exemplu observatia ca, din cele 10 milioane de biti procesate de creier, constiinta noastra proceseaza putin mai mult de zece. De aceea ar fi mai bine sa ne incredem in intuitie mai mult decat in constiinta, spune surprinzator autorul. In plus se aduc argumente din neurologie, cu pacienti ce par ca au doua constiinte, din perceptia subliminala, etc.

Tor Norretranders este un scriitor popular, insa nu este un psiholog, filozof, sau un cercetator activ in mediul sau de cercetare. Esenta intelegerii lui vine din studiul multidisciplar si din experienta pe care o avem cei mai multi dintre noi cu computerul. El foloseste notiuni de teoria informatiei, teoria complexitatii, neurochirurgie si psihologie.

O sa incerc acum sa trec prin fisa de carte, urmand capitolele ei, acolo unde am subliniat lucrurile care mi-au atras atentia. Exercitiul se vrea nu numai o rememorare a ideilor citite, dar si o trambulina pentru dezvoltarea lor in viitor.

1. Demonul lui Maxwell

Un capitol ce prezinta mult cunoscutul experiment mental al lui Maxwell. Aici, demonul este in stare sa coboare entropia (dezordinea) unui sistem, aranjand moleculele cu manuta lui, una cate una… Teoria clasica spune ca insa entropia unui sistem izolat nu scade niciodata (el devine din ce in ce mai dezordonat), de unde paradoxul…

2. Aruncand la gunoi informatia

Autorul prezinta propunerea lui Leo Szilard (1929) care salveaza paradoxul demonului lui Maxwell in felul urmator. Szilard subliniaza ca, pentru a aranja moleculele in ordine (si deci a scadea entropia), demonul trebuie sa stie unde se afla moleculele si ce fac ele. Pentru aceasta insa el trebuie sa masorare si, in cursul masuratorii, ‘deranjeaza’ sistemul. Cu alte cuvinte, costul cunoasterii (exprimat in entropie, care altfel va creste in decursul masuratorii) este mai mare decat rezultatul ordonarii (unde entropia va scade). In total, entropia tot creste. Ori, in termeni simpli, atunci cand masor ‘deranjez’ sistemul mai mult decat il pot reordona eu cu cunoasterea acumulata. Ceva ce aduce cu principiul de incertitudine…

Ca intr-o carte politista, Tor Norretranders ne informeaza apoi ca propunerea lui Leo Szilard nu este adevarata, desi mie personal imi cam lipsesc argumentele lui matematice (calcule adica) fie pro-, fie contra- Szilard. Autorul introduce insa o alta propunere, mult mai recenta (1982) a lui Charles Bennett (IBM). Argumentatia lui Bennett porneste de la observatia ca demonul lui Maxwell trebuie sa aiba memorie. Mai mult, ca aceasta memorie face parte din Univers si deci trebuie inclusa in calculul total al entropiei! Acum, nu suprinzator, memoria demonului ar fi si limitata, iar memoria de care ar avea nevoie ca sa stocheze informatia fiecarei molecule ar fi uriasa…

Ca sa ne convingem, iata niste date: pentru a stoca putina informatie despre fiecare molecula dintr-un litru de aer si anume numai un bit de molecula, avem nevoie de toata informatia procesata de creierul nostru timp de o viata intreaga. Sau altfel, pentru a reduce entropia unui gram de aer cu 0.00000001% avem nevoie de o memoria echivalenta cu cea a tuturor computerelor din lume (in anul 1989…).

Cum memoria este limitata, zice Charles Bennett, demonul trebuie sa proceseze continuu informatie, acumuland una noua si aruncand la gunoi informatia veche. Ori, aruncand informatie la gunoi, creste entropia intregului Univers (din care face parte si memoria), pentru ca si gunoiul face parte din Univers. Este aceasta crestere de entropie care este mai mare decat entropia (ordinea) acumulata ordonand moleculele… Cu alte cuvinte, dezordinea totala a intregului Univers (cu tot cu memorie) creste… Iata argumentul lui Bennett desi, recunosc, calculele matematice iarasi lipsesc…

O alta idee ce ma macina si pe mine este cea referitoare la definitia macrostarilor. Dupa cum se stie, fiecare dintre acestea este o colectie de microstari. Dupa ce definim matematic precis ce colectie reprezinta fiecare macrostare, putem defini matematic entropia unei macrostari ca fiind S=-ln(Omega), unde Omega este numarul de microstari care compun macrostarea. Toata termodinamica lui Boltzmann incepe de aici, cu definitia temperaturii, legii a doua, etc… Matematic, aici este radacina de unde creste totul…

Tor Norretranders revine insa la radacina si chestioneaza alegerea unei macrostari anume. De ce am ales noi acea colectie ca fiind o macrostare si nu alta? Un exemplu de la cursul din facultate este macrostarile care au aceeasi energie, de unde relatia S (E) =- ln (Omega (E))… Dar de aceasta forma si nu alta? Nu cumva, zice Tor Norretranders, pentru ca avem deja niste prejudecati si vrem sa ajungem la temperatura, cea pe care o putem experimenta si cu care suntem obisnuiti? Cu alte cuvinte, fizicienii au deja prejudecati, care se vad in alegerea macrostarilor, ce este o alegere subiectiva. Oricum, pornind de la formula S=-ln(Omega), Tor Norretranders face observatia frumoasa ca entropia este o masura a ignorantei.

Pornind de la observatia precedenta (ca entropia este subiectiva) si daca facem si presupunerea ca entropia este o masura a informatiei, inseamna ca si informatia este subiectiva. O concluzie decenta, dupa parerea mea, care iese si din alte observatii.

3. Algoritmi infiniti

‘Daca demonul lui Maxwell ar putea sumariza toata informatia primita in cateva formule, atunci (vezi discutia precedenta) ar putea viola legea a doua a termodinamicii.’

Kant: cunoasterea este bazata pe cateva concepte care preced experienta (notiunea ‘a priori’). Cunoasterea se bazeaza pe concepte ca spatiul si timpul care nu pot fi cunoscute, ele sunt caramizile de baza pe care construim intelegerea… Hilbert: ‘ Nu sunt limite in gandire, odata o sa stim totul’…

Povestea lui Godel: are depresie, traieste cu frica de a nu fi otravit. Intr-un final moare cand nu mai deschide usa asistentei si ramane astfel fara mancare..

4. Adancimea complexitatii

Numele aleatoare (dezordinea) sunt cele care nu pot fi descrise mai concis (ele au nevoie de tot atatia biti sa fie descrise). AAAAAAAA se descrie simplu, iar SWGKREJUYL este aleatoriu. De fapt, cel de-al doilea contine mult mai multa informatie decat primul! Daca stim cum sa o folosim, as zice eu…

Shannon: putem calcula informatia numai daca predefinim clar ce vrem sa spunem ca este ea (de exemplu care sunt microstarile care formeaza o macrostare). Putem vorbi de informatie cand putem spune ce intelegem prin ordine. Notiunea de ordine contine insa intodeauna un element subiectiv.

Kuppers: ‘completitudinea unei teorii ultime a intregului Univers nu poate fi dovedita, caci nu vom putea sti daca ea este formula minima’. Desi, in alta parte, Tor Norretranders citeaza ca universul ar fi inceput ca o gaura neagra (alba as zice), care ar fi descrisa de un singur bit!

Pagels: ‘Complexitatea se afla la limita dintre ordine si haos’. Informatia nu este insa o masura buna a complexitatii… Vezi SWGKREJUYL care are multa informatie (zice autorul..), dar nu e complex.

Dezordinea poate apare din ordine, doar ca procesul este complex!

Astazi nu exista o masura matematica acceptata a complexitatii. Cel putin nu una care sa spuna clar ca muzica lui Bach este mai complexa decat cea a unei maimute.

Masura complexitatii propusa de Bennett (‘adancimea logica’). Se ia sistemul si se comprima descrierea lui la forma limita. Asta ne da cantitatea de informatie (sa nu uitam, aleatorul are cea mai multa informatie…). Apoi, pentru a fi utilizata, informatia se desface la loc. Asta cere timp. Timpul este denumit ‘adancimea logica’ si el e o masura a complexitatii. E usor de vazut ca numarul aleatoriu (care avea informatie multa), va avea adancime logica nula. La fel si numarul perfect ordonat AAAAAA. Complexitatea (adancimea logica) iese pe undeva la mijloc. Dar cum sa masori timpul?

5. Ramificatiile limbajului.

Un comunicator bun nu se gandeste ce are el in cap, ci ce are ascultatorul un cap…

Exoinformatie: informatia care nu e spusa explicit, dar care este sugerata. Ea iese mereu din context! Daca eu trimit o scrisoare alba prietenei mele, inseamna poate ca sunt suparat pe ea. Scrisoarea e goala (nu are informatie), dar exoinformatia este acolo (sunt suparat). Daca o trimit la cineva pe care nu-l cunosc, cel mai probabil o va arunca, caci nu ii spune nimic (nu are nici exoinformatie)

Operatiile mentale (adunare, comparare, etc.) au ‘pattern’-uri diferite care se vad in masinile cu rezonanta magnetica…

6. Largimea benzii canalului constiintei (‘The bandwidth of consciousness’)

Milioane si milioane de biti ajung la simturile noastre in fiecare secunda. Doar cativa ajung insa la constiinta noastra in acea secunda. De ce? Numere: ochiul zece milioane de biti pe scunda, pielea un milion, urechea o suta de mii. Constiinta proceseaza cel mult 40 de biti pe secunda. Este ca o piesa de teatru, unde luminile de scena se duc doar spre un actor, iar pe restul ii lasa in umbra.

Informatia insa nu este o masura buna a constiintei.

A fi constient de experienta, inseamna ca experienta deja a trecut (s-a sfarsit…)

Paradox: Limbajul corpului zice mai mult decat limbajul cuvintelor…

7. Bomba psihologiei

Despre perceptia subliminala. Helmholtz: ‘Constiinta trebuie in mod necesar sa fie un rezultat al proceselor subconstiente’. Jung mai mult decat Freud, el include nu numai subconstientul, dar si perceptia subliminala.

Experiment O.Potzl (1917): pune stimuli subliminali (imagini) de care subiectii nu sunt contienti. Surpriza insa: imaginile (stimulii subliminali) apar in visele subiectilor!

Experiment Jastrow si Peirce: organismul poate distinte doua senzatii pe care constientul nu le putea separa! Concluzia? Senzatiile ce ajung la constiinta sunt diluate.

Experimente cu pacienti ‘blindsight’. Acestia au o parte din creier care proceseaza imagini vizuale (de la un ochi sa zicem) complet stricata. Ciudat insa, ei vad fara sa fie constienti de imagini! La ochiul stricat se arata linii sau cercuri, ei ‘ghicesc’ cam ce e, desi nu vad deloc (sau nu sunt constienti de vedere, ca ochiul e bun…) iar ghicitul iese aproape perfect. Cum se poate? Intrebati, ei spun ca merg pe intuitie. Acum, intuitia lor vedea fara ca ei sa fie constienti de asta. Concluzia? Sa ne bazam pe intuitie.

Concluzia aceasta este des intalnita in carte, ciudat nu?, de la un autor care se vrea analytic � Atentie insa, intuitia nu este ‘paranormala’, legata de suflet, etc, ci un concept analitic, provenind de la situatie de fapt: subconstientul proceseaza mult mai multa informatie, pe care noi o percepem ca intuitie (daca o percepem). E normal atunci sa ne incredem mai mult in intuitie decat in gandirea analitica, ce vine prin constiinta ce proceseaza informatie foarte putina, chiar daca selectata…

Desigur si concluzia normala: perceptia subliminala exista si poate fi folosita impotriva noastra…

Invatarea unor ‘skill’-uri este controlata de constient (vezi mersul pe bicicleta, sau cititul). Dupa ce invatam, atunci cand aplicam ce am invatat, ea devine o sarcina a subconstientului. Pentru mine exemplul cel mai clar este al cititului. Invatam greu, apoi citim usor. Daca insa citim constienti fiind ca citim, nu mai putem citi! Cititul trebuie acum sa fie facut de subcosntient, automat, pentru ca constiinta noastra sa poata procesa in liniste imaginile mentale produse de carte (povestea) si nu textul si literele…

Constiinta se bazeaza pe aruncarea desteapta de informatie, iar o contiinta treaza stie cel mai bine ce sa arunce! Cat de adevarat pentru muritorii de rand ca noi…

‘Constiinta este ingenioasa pentru ca stie ce e important’. ‘Sortarea si interpretarea informatiilor necesare nu este insa constienta’. Cu alte cuvinte, subconstientul alege pentru mine, iar eu apoi decid pe ce a ales el… Mai tarziu in carte, un exemplu frumos care ilustreaza principiul. O poza ‘dubla’. Poti vedea ori o dama tanara, ori una batrana, dupa cum te uiti. Cand ne uitam insa odata, noi vedem DOAR O IMAGINE. Subconstientul a ales doar una din cele doua imagini si ne-o pune pe tava… Apoi noi zicem, da, asta vad… Procesul de selectie dintre cele doua imagini e clar nu constient…

James: constiinta alege mereu… (rol evolutionar?).

8. Viziunea de dinauntru

Inteligenta artificiala nu o sa aiba succes fara simularea proceselor din subconstient.

Şahul e greu, ca e constient, condusul bicicletei nu, ca e subconstient…

Experimentul cu ‘pata neagra’ din ochi (‘black spot �). E clar aici ca creierul completeaza cu informatie ceea ce nu vede… (vezi Ambilight Philips…).

Ceea ce experimentam a capatat cu mult inainte sens, inainte de a deveni constienti de el… Cu alte cuvinte, subconstientul a si interpretat o parte din date cand ni le pune pe tava (constiintei). De la mine: se stie ca ochiul are o parte de neuroni chiar langa ochi, ce proceseaza imaginea imediat ce pleaca de la ochi si o trimite apoi la creier. E clar, e util, caci noi percepem o imagine deja aranjata (Photoshop), care ne usureaza interpretarea ei… Un rezultat util al evolutiei (rapiditate a procesarii, etc.). Putem spune apoi ca acei neuroni sunt parte a subconstientului…

Bohr: fizica nu spune ce e natura, ci cum o percepem noi.

Experiment Crick si Koch (1989). Grupuri diferite de celule din creierul pisicii oscileaza in faza (40Hz) daca vad aceeasi imagine. Este acesta inceputul constiintei (ma uit la ACEL obiect…)? Nu chiar, experimentele pe oameni de pana atunci nu au observat un astfel de efect.

9. Intarzierea de o jumatate de secunda

Prezinta experientele lui Libet care sugereaza ca creierul a luat o decizie deja cam cu 300ms inainte ca noi sa devenim constienti de acea decizie.

Experintele lui Libet au fost verificate in 1990 de Keller si Hecckhausen, spune autorul.

Prezinta experientele de stimulare electrica a cortexului. Aceasta nu da niciodata durere pe cortex (pentru ca cortexul nu are nervi) ci raporteaza durerea ca fiind de la portiunea de care raspunde zona respectiva a cortexului. Din experientele lui Libet, exista un timp de ‘verificare’ de 0.5 secunde, dupa care creierul anunta constiinta. Cum se poate? Doar senzatia poate fi de 0.1 secunde cand ne lovim (real-time) � Concluzia initiala a lui Libet (mai tarziu trebuie sa o revizuiasca): Creierul traieste intr-un timp ramas in urma cu 0.5 secunde…

Zic eu: Ce se intampla cand ma lovesc la degetul de la picior? Nu ma doare (n-a ajuns informatia la creier de la receptorul de durere), dar urlu pentru ca stiu ca o sa ma doara (ca am vazut)… Constiinta trebuia sa primeasca confirmarea ca durerea este lunga…

Apoi Libet a continuat. A stimulat mana stanga si cortexul de la mana dreapta in acelasi timp. Ne-am astepta ca subiectul sa simta mai intai mana dreapta, pentru ca informatia senzoriala de la mana stanga are un drum mai lung de strabatut (trece si prin nervi, si prin partea aferenta a creierului). Dar nu! El simte mana stanga (cea normala) cu 0.5 secunde inainte de cea dreapta (cea care a avut cortexul excitat)! Acum, situatia este asa de ciudata, caci si semnalul de la mana stanga trece prin cortex! Cum se poate? Raspunsul autorului nu l-am inteles… Ramane de vazut daca experienta este confirmata in literatura si daca, nu cumva, exista o explicatie simpla pe undeva…

Concluzia autorului: Constiinta ramane in urma…

Solutia lui Libet la faptul ca nu constiinta decide, ci ea doar ar observa ce s-a decis (problema 0.3 secunde): Constiinta nu poate initia o actiune, dar poate decide ca ea sa nu mai aiba loc… Interesant concept si util… De cate ori nu avem dorinta sa facem una sau alta? Alegand o dorinta (ce sa facem), noi de fapt ignoram si negam celelalte dorinte.. Alegerea se face prin eliminare si nu prin constructie…

10. Eul lui Maxwell

McClosky: putem reactiona inconstient la stimuli subliminali… Problema morala: actionam inainte de a fi constienti ca actionam…

11. Iluzia utilizatorului

Experimentele pe pacienti cu creierul impartit in doua (chirurgical, fizic..) si deconectate unul de celalalt (‘split-brain patients’). Autori Larsen si Ingvar. Cum o emisfera comunica prin limbaj vorbit, iar cea de-a doua prin scris, putem intreba pacientul ce vrea sa se faca cand va fi mare. Paradoxal, va spune ca vrea sa se faca constructor, dar va scrie pe hartie ca vrea sa fie sofer… Cum se poate? Concluzia: Acel pacient are doua ‘constiinte’, cate una in fiecare emisfera a creierului, iar constiintele vor ceva diferit… Mai mult, asa dupa cum arata alte experiente, fiecare emisfera incearca separat sa scoata un sens din ceea ce vede �

Hall: altii stiu mai bine ce se petrece in capul nostru decat noi… Paradoxal…

Oackley si Eames: ‘imaginea subiectiva a unui EU este o iluzie datorita capacitatii limitate de fi constienti de noi’…

‘Iluzia utilizatorului’ reprezinta ceea ce crede utilizatorul ca e masina pe care o foloseste. Cam ce crede bunica ca e intr-un computer (zic eu…). Constiinta este iluzia pe care noi o avem despre cum functioneaza creierul nostru.

Dawkins: ‘Poate ca constiinta a aparut atunci cand imaginea despre Univers a devenit asa de completa, ca a trebuit sa cuprinda si observatorul insusi’.

Visele pot fi rulari speciale de simulatii in creier.

Povestea lui S.B. care era orb din nastere, dar care vede in urma unei operatii. Descurajat de ceea ce vede acum in jurul lui, moare in urma unei depresii…

12. Originile constiintei

Aparitia constiintei este strans legata de aparitia vointei proprii (‘free will’), de posibilitatea de a alege.

Constiinta are un control limitat asupra corpului. Nu putem sa ne oprim din respirat, nici bataile inimii. Ne impotrivim greu impotriva dorintelor de a manca, de a bea, etc. Şi in plus, zic eu, nu ne putem gadila decat in cerul gurii… Curios nu?

13. In interiorul nimicului

Evolutia naturala este de succes cand doua mutatii avatajoase se aduna din intamplare. Asta sa explice salturile bruste (exploziile) ce se observa in evolutia naturala?

Universul nu a aparut din NIMIC, el a aparut in NIMIC!

14. Pe marginea haosului

Holism �: putem explicam lumea numai ca un tot. Reductionism: putem explica lumea pornind de la elementele componente, ale caror legi trebuie sa le stim.

Cumva, constiinta are ceva in comun cu holismul. Astfel, constiinta nu poate fi inteleasa privind apart diferite parti din creier…

15. Linia neliniara

Un capitol despre fractali.

Civilizatia, ca si creierul, da la o parte informatia care nu e cruciala…

‘Civilizatia moderna frustreaza omul de anumite experiente senzoriale (lipsa aerului ce bate fata, raceala diminetii, etc.)… Lumea reala cu tot ceea ce simtim este inlocuita cu o simulare a ei..’. Sloganul viitorului va fi ‘simturile au sens’ (‘Senses make sense’).

16. Sublimul

‘Armele nucleare forteaza oamenii sa intre in dialog’ (??)

Balanta intre constient si subconstient a fost afectata grav in ultimii ani.

‘Constiinta nu va putea descrie niciodata tot Universul’. Şi ceea ce este in creier si ceea ce este in afara (Universul), este mult prea mult pentru ce poate procesa creierul (cateva zeci de biti pe secunda).

‘Constiinta pretinde ca ceea ce a simulat ea este o imagine corecta a Universului.’

Trebuie sa invatam ce nu stim, trebuie sa invatam ca constiinta este limitata, trebuie sa invatam ca nu putem percepe tot ce se intampla in jurul nostru.

Putem deduce cunoasterea din lume, dar nu putem deduce lumea din cunoasterea noastra’

––––––––––––––––––––––-

Cam astea sunt observatiile mele adunate.

cristipresura
M-am născut în 1971 și am urmat studiile facultăților de electrotehnică și fizică. Am lucrat la Institutul de Fizică Atomică iar în 2002 am obținut doctoratul în fizică la Universitatea Groningen, Olanda, unde am caracterizat proprietățile optice ale sistemelor corelate de electroni, colaborând cu Anthony J Leggett, membru al comisiei de doctorat și laureat al premiului Nobel în fizică 2003. Am publicat în reviste de specialitate ca Physical Review Letters și Science. În prezent sunt cercetător la compania Philips, Olanda unde, împreună cu echipa mea, am inventat și introdus pe piață primul ceas capabil să măsoare pulsul sportivilor numai pe baza senzorilor optici. Sunt membru al asociației cercetătorilor români Ad Astra și fondator al asociației Știință pentru Toți.
cristipresura
Eindhoven (Olanda)

Abonează-te la newletter:

Caută în site



Formular de contact

Advertisment ad adsense adlogger