https://frosthead.com

Мозгови одлучују на начин на који ће Алан Туринг пукнути кодови

Упркос догађајима приказанима у Играма имитација, Алан Туринг није измислио машину која је пробила немачке шифре током Другог светског рата - то је учинила и Пољска. Али сјајни математичар је измислио нешто што никада није споменуто у филму: математичко средство за процењивање поузданости информација. Његов алат убрзао је рад на дешифровању кодираних порука користећи побољшане верзије пољских машина.

Сличан садржај

  • Поноћно грицкање је лоше за ваш мозак
  • Голубови мозгови дјелују попут наших
  • Доносите ли боље одлуке кад гладујете?

Сада су истраживачи мајмуна резуса открили да мозак користи и овај математички алат, не за декодирање порука, већ за састављање непоузданих доказа за доношење једноставних одлука. За неурознанственика Универзитета Цолумбиа Мицхаел Схадлен и његов тим налаз подржава већу идеју да се све одлуке које донесемо - чак и наоко нерационалне - могу разбити у рационалне статичке операције. „Мислимо да је мозак у основи рационалан, “ каже Шадлен.

Измишљена 1918. године, немачка машина Енигма креирала је замјенски шифру замијенивши оригинална слова у поруци за нова, производећи оно што се чинило као чиста глупост. Да би се шифра сложила, уређај је имао ротирајуће дискове који се окрећу сваки пут када се притисне неки тастер, мењајући кодирање са сваким притиском тастера. Процес је био толико сложен да су чак и са Енигма машином у руци, Немци могли да дешифрују поруку само познавајући почетне поставке тих бројчаника за шифровање.

Енигма Немачка машина Енигма, непријатељ провалника кодова из Другог светског рата. (Библиотека шетача историје људске маште)

Туринг је створио алгоритам који је смањио број могућих поставки које су британске машине за дешифровање, назване бомбе, морале да тестирају сваки дан. Радећи у тајном објекту Блетцхлеи Парк у Великој Британији, Турнинг је схватио да је могуће открити да ли су две поруке настале из машина са роторима које су се покренуле у истим положајима - кључне информације за утврђивање тих положаја. Поредајте две кодиране поруке, једно изнад другога, и шанса да свака два слова буду иста је нешто већа ако обе поруке потичу са машина са истим почетним подешавањима. То је зато што су на немачком, као и на енглеском, одређена слова чешћа, а поступак шифровања је сачувао овај образац.

Турингов алгоритам у основи је сабрао вероватноће да су ти трагови корисни. Такође је назначено када су кумулативни изгледи били довољно добри да прихвате или одбаце да две упоређене поруке потичу из машина са истим стањима ротора. Овај статистички алат, назван тест секвенцијалног омјера вјероватноће, показао се као оптимално рјешење проблема. Уштедело је време тако што је омогућило Блетцхлеи-овим разбијачима кода да одлуче да ли су две поруке корисне док гледају најмањи број могућих слова. Окретање није био једини математичар који ради у тајности који је дошао до ове идеје. Абрахам Валд на Универзитету Цолумбиа користио га је 1943. године како би открио колико бомби је америчка морнарица требало да дигне у ваздух да би био сигуран да серија муниције није неисправна пре него што је отпреми.

Сада је Схадлен открио да људи и друге животиње могу да користе сличну стратегију како би смислили несигурне информације. Суочавање са несигурношћу је важно, јер је мало одлука засновано на савршено поузданим доказима. Замислите да се ноћу возите низ завојиту улицу по киши. Морате изабрати да ли точак окренути лево или десно. Али колико можете веровати слабим задњим светлима аутомобила непознате удаљености испред, тамној линији дрвета са збуњујућим обликом или једва видљивим маркерима трака? Како састављате те информације да остану на путу?

Мајмуни у Схадленовој лабораторији суочили су се са слично тешком одлуком. Видели су две тачкице приказане на монитору рачунара и покушали су да добију посластицу одабиром праве. Облици који су бљештали на екрану један за другим наговештавали су одговор. Када се, на пример, појавио Пац-Ман симбол, лева тачка је вероватно, али не сигурно, био тачан одговор. Супротно томе, пентагон је фаворизирао праву тачку. Игра се завршила када је мајмун одлучио да је видио довољно облика да опасно погоди окренувши поглед према једној од тачака.

Људски мозак Бочни интрапаријетални кортекс, део мозга измерен у овој студији, налази се у париеталном режњеву. (Слика љубазна од Националног института за старење / Националних института за здравље)

Много је стратегија које се могу користити за одабир исправне тачке. Мајмун може да обраћа пажњу само на најбоље трагове и игнорише остале. Или се избор може једноставно донети након одређеног времена, без обзира колико је мајмун био сигуран у погледу доказа које је видео до тада.

У ствари се догодило накупљање информација у мозгу, док је животиња проценила поузданост сваког облика и додала их укупном броју. Шадлен је пратио ово стварање тако што је безболно убацио електроде у мозак мајмуна. Трагови велике вероватноће покренули су велике скокове у активностима мозга, док слабији трагови дају мање скокове. Чинило се да се одлуке доносе када активност у корист левице или деснице пређе одређени праг - слично као резултати из Туринговог алгоритма.

„Открили смо да мозак доноси одлуку на начин који ће пренијети статисту, “ каже Схадлен, чији ће тим објавити резултате у наредном броју часописа Неурон.

Јан Друговитсцх, неурознанственица из партије Ецоле Нормале Супериеуре у Паризу, слаже се са тим. „Ово чини врло јак случај да мозак заиста покушава да следи стратегију која је овде зацртана“, каже он. Али да ли се сложенији избори, на пример где треба ићи на факултет или кога удати, своде на једноставне статистичке стратегије?

„Не знамо да су изазови с којима се мозак суочава у решавању великих питања потпуно исти као и изазови у једноставнијим одлукама“, каже Јосхуа Голд, неурознанственик са Медицинског факултета Универзитета у Пенсилванији. "Тренутно је чиста претпоставка да механизми које проучавамо у лабораторији утичу на одлуке вишег нивоа."

Мозгови одлучују на начин на који ће Алан Туринг пукнути кодови