Уявіть: ваш гіпокамп — невелика ділянка мозку, що відповідає за пам’ять та орієнтацію в просторі, — раптово набуває суперздібностей. Науковці з’ясували, що за певних умов у нейронних мережах відбувається справжній геометричний фазовий перехід, після якого місткість пам’яті зростає в десятки (а згідно з моделями — і в сотні) разів.
Класичні теорії асоціативної пам’яті тривалий час стверджували: кількість спогадів прямо пропорційна кількості нейронів та синапсів. Мовляв, вище голови не стрибнеш. Нове моделювання демонструє, що це далеко не вся правда. Вирішальну роль відіграє не просто чисельність зв’язків, а те, як вони організовані в просторі — їхня геометрія та топологія.
Згідно з даними свіжого препринта, при досягненні критичної «щільності» та правильної організації зв’язків нейронна мережа раптово переходить у зовсім новий стан. Із хаотичного «туману», де спогади постійно заважають один одному, вона перетворюється на чітку кристалоподібну структуру. У результаті мозок отримує можливість зберігати величезну кількість незалежних патернів майже без інтерференції.
Це дуже нагадує процеси в речовині під час фазового переходу: коли вода раптово стає льодом, а звичайний метал — надпровідником. Тільки в цьому випадку «заморожується» та впорядковується геометрія активності нейронів — і стається диво: пам’ять стає надзвичайно місткою.
Якщо це підтвердиться під час реальних експериментів на мозкових тканинах, нам доведеться суттєво переписувати підручники. Теорії предиктивного кодування (мозку, що передбачає) отримають потужний апгрейд: що більше незалежних спогадів здатна зберігати система, то точніше вона будує модель світу і то менше помилок робить.
У перспективі це відкриття має велике значення відразу у двох напрямах. Для медицини це відкриє нові шляхи у вивченні хвороби Альцгеймера, ПТСР та інших станів, пов’язаних із пам’яттю. Для штучного інтелекту це стане підказкою, як створювати системи, що довше утримують контекст і делікатніше працюють із величезними обсягами інформації.
Виявляється, мозок набагато хитріший і пластичніший, ніж ми могли собі уявити. Іноді для різкого стрибка можливостей потрібна не груба сила у вигляді мільйонів нових нейронів, а правильна геометрія. Природа, як і завжди, знайшла елегантне рішення.
