Какой мир заставит мозг развить высокопроизводительную сенсорику?

Этот ответ может быть признан не отвечающим требованиям, но я думаю, что в вашем вопросе может не быть смысла.

Вы утверждаете, что «отфильтровывание» неважного стимула является признаком медленной или неполной обработки. Вместо этого я считаю, что это очень быстрый подход к устранению неважных входных данных и позволяет ситуационному анализу сосредоточиться на неожиданных, новых и важных входных данных.

Вместо того, чтобы считать человеческий мозг медленным из-за того, что он обрабатывает лишь небольшой процент сигналов, поступающих от датчиков, считайте его очень широким, очень быстрым и хорошо обученным распознавать важные элементы.

Большая часть, а может быть, и большая часть работы, которую выполняет мозг, не находится под постоянным сознательным контролем.

Та же структура мозга будет работать в любой ситуации, чтобы определить важное.

Если бы вы хотели ускорить работу мозга, у вас было бы несколько переменных для работы. Вы можете увеличить скорость проведения сигнала, уменьшить синаптические щели и разработать более быстро распространяющиеся нейротрансмиттеры. Мозг уже представляет собой сбалансированный компромисс между размером, потреблением энергии, охлаждением, управлением отходами, инфекционным контролем, пластичностью и стабильностью, но любой баланс может быть изменен в ответ на факторы окружающей среды.

Улучшить датчики.

Если вы хотите увеличить количество сигналов, доступных мозгу, вы можете сделать более совершенные датчики.

Глаза могли иметь более широкое поле зрения или быть гибридом глаз млекопитающих и насекомых. Глаза могли чувствовать глубже в инфракрасном или выше в ультрафиолетовом диапазоне. Глаза могут повысить чувствительность к поляризации света, поскольку некоторые пчелиные глаза чувствительны.

Уши и кожа могут быть более чувствительными к вибрациям на низких и высоких частотах.

Сопоставление шаблонов и текстур в зрительной коре эволюционировало бы, чтобы лучше реагировать на конкретные шаблоны и текстуры, которые имеют значение в вашем мире.

Кожа может включать в себя различные химические датчики для таких основных параметров, как pH и соленость, а также определенные феромоны, важные для ваших существ.

Какой тип мира будет поощрять это?

Чтобы способствовать лучшему распознаванию вибрации, мир с большими угрозами, которые сотрясают землю.

Чтобы поощрить чувство поляризации, мир с довольно плотной атмосферой, но небольшими изменениями на поверхности, возможно, мир океана или пустыни.

Чтобы поощрять инфракрасное зондирование, холодный мир с теплокровными угрозами.

Для поощрения ультрафиолетового чувства, голубая звезда и немного озона в планетарной атмосфере.

Чтобы поощрить химическое восприятие, тусклый мир, возможно, под водой рядом с гидротермальным источником.

Поощрять более широкое поле зрения, мир, в котором угрозы исходят со всех сторон. Это могут быть существа, живущие на поверхности и страдающие от угроз с воздуха, или, возможно, птичьи или подводные виды.

Я думаю, что это больше, чем просто мир, в котором живут существа, вам также необходимо учитывать их привычки и их место в экосистеме, для этого я считаю, что вам нужно начать с теплокровных облигатных плотоядных, такие существа почти всегда на охота за следующей едой, как она есть. Тогда вам нужно поместить их в середину пищевой цепи, а не на вершину. Теперь они либо высматривают еду, либо, если у них сытый живот, твари, которые на них охотятся.

Затем, чтобы максимизировать сенсорные данные, которые они должны обрабатывать во время наблюдения, все местные популяции травоядных должны быть токсичными на определенных этапах их жизненного цикла и жизненного цикла растительности, которой они питаются. Хищникам теперь нужно учитывать крошечные знаки вокруг себя в растительности и на своей добыче, чтобы знать, на какое мясо они могут охотиться в любое время. Кроме того, хищники более высокого порядка, которые их едят, в полной мере используют активный камуфляж в стиле хамелеона, поэтому их труднее обнаружить на расстоянии, и они могут быть искусными как в тактике преследования, так и в тактике охоты из засады.

Итак, теперь у нас есть существо, которое постоянно сканирует свое окружение в поисках подсказок о пригодности добычи, добычи и скрытных хищников высшего порядка, которые специально охотятся на него, и ни одна деталь не может быть безопасно упущена.

Нехватка ресурсов — это факт, с которым нам приходится иметь дело, независимо от того, являемся ли мы кем-то с IQ 200 или амебой в грязной луже.

Из дефицита ресурсов следует принцип экономии: вы используете что-то только в том случае, если стоимость оправдана, иначе это просто растрата дефицитных ресурсов. Так, например, если вы организм, живущий в подземном озере, глаза являются плеонастическими и будут удалены эволюционным давлением, основанным на вышеуказанном экономическом принципе.

Возвращаясь к вашему вопросу, если вы хотите, чтобы «фоновый шум» обрабатывался, а не игнорировался, он не должен быть шумом, но иметь смысл и ценность. Это может быть верно для ограниченного подмножества сигналов в ограниченном наборе обстоятельств (т.е. вратарь во время матча может реагировать на чьи-то движения гораздо активнее, чем когда он стоит в очереди на почте), для остальных вряд ли это имеет смысл.

Большая часть отфильтрованной информации практически бесполезна. Например, если вы когда-либо видели «Трейсеров» в фильмах, где показывают людей, принимающих наркотики, то это реальная вещь, а не галлюцинация — ваши глаза не обладают идеальным разрешением или скоростью реакции. Когда что-то движется перед вашими глазами, требуется время, чтобы исчезнуть — ваш мозг понял это, когда вы были ребенком, и построил для этого фильтр. Твое нынешнее видение без трассеров — настоящая галлюцинация!

Если ваше сознание всегда представлено 1000 бесполезных запахов, которые есть в вашем доме, у вас могут возникнуть проблемы с выделением нового запаха дыма, информирующего вас о том, что происходит что-то плохое, и если вы всегда отслеживаете каждый фолликул, которого касается ваша рубашка, вы можете не чувствовать осу, которая только что села вам на руку, и боль от укола булавкой может быть изнурительной в течение нескольких дней.

Вероятно, мы почти оптимально используем наши чувства такими, какие они есть. Чтобы иметь лучшие чувства, которые могли бы фактически получить дополнительную информацию, вам может понадобиться нос, как у бигля, или физически большие глаза.

Если вы хотите попробовать обрабатывать все входные данные датчика вручную, то, безусловно, есть способы поэкспериментировать с этим.

Ваш вопрос очень близок к ответу на себя. Чтобы эволюция мозга управлялась высоким уровнем сенсорной информации, она должна была происходить в среде, которая была бы чрезвычайно сложной, чрезвычайно активной, с множеством событий и чрезвычайно опасной. Другими словами, обработка сенсорной информации становится основным императивным давлением отбора.

Такая среда может развиться на планете, называемой сверхпригодной для жизни Землей . Планеты этого типа могут иметь необходимую сложную, активную и опасную среду для управления эволюцией мозга посредством сенсорной обработки.

Окружающая среда сверхобитаемых планет обладает потенциалом для эволюции избыточных экосистем с огромным количеством хищных и конкурирующих видов животных и растений. Это просто биота в макромасштабе, такие сверхобитаемые планеты будут иметь свирепые и смертоносные микробиомы. Развитие способности и потенциала для обнаружения колоний опасных микроорганизмов может иметь важное значение. Не говоря уже об облаках спор и семян, способных заражать животных и растения.

Любые организмы, развивающие мозг любого размера, будут способствовать эволюции массивных массивов сенсорных организмов, и из-за этого избирательного давления это, в свою очередь, будет стимулировать эволюцию их мозга. Эти мозги будут иметь соответственно высокий уровень сенсорной обработки.

В заключение, это просто вопрос понимания того, какие среды производят необходимое избирательное давление, чтобы управлять эволюцией мозга по отношению к его сенсорным возможностям.

Я думаю, вы упускаете некоторые детали того, как работает мозг, поэтому я перейду к нейронной сети :

Ты говоришь...

Я как бы только что придумал этот термин, поэтому позвольте мне кратко объяснить его здесь. Вся информация сохраняется, и мозг не «отсекает» никакой «шум». Он все время чувствует все от каждого сенсорного рецептора во всем теле.

Вот интересный факт: нейронная сеть постоянно обрабатывает все входные данные .

На теоретическом уровне нейрон — это то, что принимает несколько входных данных (от нуля до единицы) и выводит сумму своих входных данных, придавая большее значение (вес) одним входным данным, чем другим. На грубом биологическом уровне нейрон — это клетка, которая получает входные данные от датчиков или других нейронов в виде электрического заряда (через химические вещества, называемые нейротрансмиттерами), вычисляет сумму входных данных с помощью химических реакций и «выводит» электрический потенциал . .

Теперь вы можете возразить, что «зонирование шума» обнуляет выход любых нейронов в средних слоях, а вы никогда этого не захотите. Это был бы обреченный на провал аргумент, поскольку вам потребуется минимальное значение для выхода нейрона, которое станет новым нулем. Любая нейронная сеть будет иметь нейроны с минимальным выходом в любой момент времени.

Тем не менее, я думаю, вы стремитесь к широкой нейронной сети (много нейронов в качестве входных данных и много нейронов в каждом слое), а не к глубокой нейронной сети (много слоев). Позвольте мне процитировать https://stats.stackexchange.com/questions/222883/why-are-neural-networks-becoming-deeper-but-not-wider :

Основная проблема заключается в том, что эти очень широкие и неглубокие сети очень хороши для запоминания, но не так хороши для обобщения.

На самом деле у вас может быть очень быстрая нейронная сеть (поскольку меньшее количество слоев означает меньшее время распространения), но она ничего не запомнит, и заставить эту нейронную сеть чему-либо научиться будет долгий процесс.

У вас также будет проблема с памятью, так как она зависит от петель в сети .

Тогда можно сказать: «Ну, давайте просто добавим больше нейронов, чтобы все запоминать, давайте сделаем сеть и широкой, и глубокой»! на что будет ответ: такой организм будет иметь эволюционный недостаток из-за использования энергии :

Большинство видов позвоночных выделяют от 2% до 8% основного метаболизма на мозг. [...] у человека она повышается до 20–25%.

Другими словами, такому существу нужно будет потреблять больше пищи, чем более глупому аналогу, способному выполнять те же способности.

Итак, позвольте мне перевернуть ваш вопрос и попытаться дать ответ на миростроительство:

Какой тип среды/эволюционного нарратива нужно было бы предположить, чтобы мозг с широкими нейронными сетями стал предпочтительной чертой?

Я собираюсь сказать:

• Нет необходимости в долговременной памяти
• Полагайтесь только на инстинктивные реакции
• Высокая смертность и рождаемость
• Снижение метаболических затрат органов чувств

Итак, зерглинги , но со странными мушиными глазами .

Я считаю, что это будет очень медленная среда, где ресурсы очень редки.

Если вам трудно найти ресурсы, вам нужно инвестировать в несколько избранных органов чувств, которые помогут вам искать следующий прием пищи. Это означает, что вы специализируетесь на обработке всех деталей, которые может предоставить вам орган чувств. Итак, как поворот к вашему вопросу, вы в конечном итоге обрабатываете весь шум, который можете, но ваш шум ограничен, потому что у вас ограниченные методы обнаружения.

Например, если у существа есть только осязание, поскольку оно живет в очень темной среде без зрения, без обоняния и без способности слышать, оно может сосредоточить все свое внимание только на том, чтобы выяснить, что его коснулось.

Автоматизированная сенсорная избирательность, то есть отказ от передачи сенсорных данных в сознательный разум, является результатом эволюции. Некоторые сенсорные входы были сочтены нерелевантными и, таким образом, помещены в своего рода данные второго уровня, которые передаются в сознательный разум, только если вы сосредоточитесь на них.

Другие ответы дали очевидное объяснение того, что этот эффект связан с экономией энергии и необходимостью быстрого реагирования на аномалии окружающей среды, которые могут указывать на присутствие хищников, непосредственную опасность или просто на новую и неизвестную ситуацию.

Чтобы эта фильтрация не происходила до сознательной обработки, вы можете избегать ассоциации любых входных данных с чем-либо обычным. Я назову это миром Шредингера, в котором невозможно узнать только по сигналам окружающей среды, в какой ситуации мы находимся, например, в опасности или в безопасности.

Поскольку никакую конкретную комбинацию сенсорных данных нельзя игнорировать по сравнению с другими комбинациями, вероятны две эволюционные части:

• энергетически дешев: никакие сенсорные данные не обрабатываются.
• энергетически дорого: все данные передаются в сознательную часть мозга, которая должна добавлять несенсорную информацию для принятия решения.

Немного сложно представить сценарий, в котором всех сенсорных данных недостаточно, чтобы определить вероятность того, что ситуация свободна от опасности, но при этом не является полностью бесполезной.

Чтобы допустить такой сценарий, я бы выбрал людей-павлинов, которые демонстрируют все свои сенсорные придатки в мире, где они не служат никакой цели, только для того, чтобы получить преимущество в спаривании: воспринимая больше мира, мы также воспринимаем больше. Спаривание среди таких людей — это сознательная битва во всем сенсорном спектре, подобная игре в шахматы, в которой проигравший кандидат отступает, поняв, что у него нет действительных ответов на нюансы противника.

Почему бы подсознанию не управлять этим брачным танцем в масштабах эволюционного времени? Постоянно меняющаяся природа мира Шрёдингера такова, что повторяющееся поведение наказывается. Хищник может охотиться за людьми, которые снова и снова демонстрируют одни и те же паттерны, тем самым уменьшая их численность, в отличие от очень успешных людей-павлинов в сознании.

Чтобы увеличить количество важных деталей, которые организм извлекает из своих сенсорных данных, вам потребуется, чтобы организм жил в среде, которая требует, чтобы он знал больше деталей об окружающей среде, чтобы выжить.

Чтобы максимизировать детали, в которых нуждается организм, вам нужно, чтобы он был хищником, но не хищником вершины. Это требует, чтобы он использовал свои чувства, чтобы преодолеть методы сокрытия своей добычи, и требует, чтобы организм следил за своим окружением на предмет входящих угроз.

Затем вам нужно, чтобы организм был в гармонии с окружающей средой, чтобы двигаться. Например, если область, в которой живет организм, плоская и стабильная, для предсказуемого движения требуется минимальное количество соответствующих деталей. С другой стороны, если организм движется в летучей среде, скажем, ходит, но в горах с большой сейсмической активностью, летает в турбулентных ветрах или плывет в хаотических течениях, организму нужно будет знать гораздо больше об этом. окружающую среду, чтобы безопасно и точно передвигаться.

Организму также потребовались бы дополнительные знания об окружающей среде, чтобы выжить, если бы он использовал камуфляж для нескольких органов чувств в качестве основного средства охоты и обеспечения безопасности. Если организм визуально маскирует себя, он должен быть в состоянии различать детали лучше, чем его жертва, чтобы напасть, и лучше, чем его хищники, чтобы оставаться незамеченным. Если бы он маскировал свой запах, он должен был бы чувствовать запах лучше, чем его добыча, а также хищники и т. д.

Наконец, организм должен быть теплокровным с быстрым метаболизмом. Это увеличивает потребность животного в энергии и вынуждает его активно двигаться, что увеличивает количество раз в день, когда ему приходится полагаться на тонкую сенсорную информацию, чтобы выжить.

Я представляю что-то вроде древесной землеройки, которая скользит между деревьями, как белка-летяга, и имеет камуфляжную кожу, как у осьминога. Ему нужно было бы ощущать скорость ветра на своей коже, кинестетическое положение своего тела, скорость ветки, на которой он стоит, положение ветки, которое ему нужно было бы прыгнуть на запах, который он пытается воспроизвести как часть своего сознания. камуфляж, цвета/текстуры/узоры ветки, под которой он маскируется, и все это только для того, чтобы определить правильный момент, чтобы наброситься на добычу или убежать на другое дерево.

В среде, где есть много эффективных хищников и быстро ускользающей незаметной добычи, организм должен был бы знать о сотнях мельчайших деталей, чтобы избежать смерти, и определенно обладал бы высокой «пропускной способностью» чувств, которые вы искали.