Принцип свободной энергии Карла Фристона

А что, если мозг не воспринимает мир, а постоянно его предсказывает?

Название звучит как фантастика — «свободная энергия» — будто речь о новом способе добывать электричество из ничего. Но к физическим генераторам это отношения не имеет. Речь о том, как живые системы воспринимают мир, учатся, действуют в нём и поддерживают своё существование.

Мозг как машина предсказаний

Мы идём по лесу и видим что-то между деревьями. Мозг не просто принимает сигнал — он уже строит предположения: человек? дерево? животное? Потом приходит новая информация от органов чувств. Если мы ожидали дерево и увидели дерево — ничего особенного. Если оказался человек — возникает ошибка предсказания, и мозг начинает разбираться.

Восприятие — это не пассивное получение информации. Это постоянное сопоставление ожиданий с поступающими сигналами.

Мы не просто смотрим на мир.

Привычная схема выглядит примерно так: мир → органы чувств → мозг → восприятие.

Но в предиктивном подходе картина сложнее. Мозг постоянно строит внутреннюю модель: «Если мир устроен вот так, я должен получить примерно такие сигналы». Потом сравнивает ожидание с поступающей информацией. Если они расходятся — возникает ошибка предсказания. И системе приходится что-то делать: уточнять свою внутреннюю модель или менять своё взаимодействие с миром. Здесь появляется понятие активного вывода — active inference.

Иногда проще изменить себя. А иногда — мир.

Я уверен, что будет солнечно, и выхожу без куртки. А там дождь. Я могу признать ошибку и изменить свою модель погоды. А могу изменить своё поведение — вернуться домой и взять куртку.

В этом и заключается одна из важных идей активного вывода: организм не только воспринимает мир, но и действует в нём, чтобы приводить свои сенсорные состояния в соответствие с ожидаемыми.

Фристон связывает восприятие, действие и обучение в рамках единого принципа минимизации вариационной свободной энергии.

Получается замкнутый круг: предсказание → восприятие → ошибка → уточнение модели → действие → новое восприятие.

И всё это происходит практически непрерывно.

В математической формулировке вариационная свободная энергия связана с тем, насколько хорошо внутренняя вероятностная модель объясняет наблюдаемые данные. Она даёт верхнюю границу для surprise — неожиданности наблюдаемого состояния. Минимизируя свободную энергию, система уточняет свою модель и тем самым улучшает соответствие между своими ожиданиями и наблюдениями. Это не обязательно означает какую-то сознательную «выгоду». Речь идёт о работе самой системы.

А теперь самое интересное — жизнь.

Фристон рассматривает принцип свободной энергии шире, чем только работу мозга. Речь идёт об адаптивных и саморганизующихся системах. Живой организм должен сохранять себя, несмотря на постоянно меняющуюся среду: температура меняется, вода заканчивается, появляется опасность, не хватает пищи, возникает инфекция.

Организм должен реагировать на всё это. Одна из важных идей здесь заключается в том, что живые системы должны поддерживать себя в ограниченном наборе жизнеспособных состояний, избегая состояний, несовместимых с продолжением их существования.

Жизнь — это не просто существование, а постоянное поддержание себя в мире, который непрерывно меняется.

Стремление к гармонии в мире, стремящемся к хаосу

 Здесь возникает очень интересная связь с более старой научной и философской традицией.

Второй закон термодинамики описывает рост энтропии в замкнутых системах. В повседневном смысле это можно представить так: без постоянного притока энергии и работы системы склонны переходить к более неупорядоченным состояниям.

Живое выглядит иначе.

Клетка поддерживает свою внутреннюю организацию. Растение тянется к свету. Человек строит дом, выращивает пищу, поддерживает температуру тела. Эрвин Шрёдингер в книге «Что такое жизнь?» связывал способность живых организмов сохранять свою организованность с обменом веществом и энергией с окружающей средой. У Фристона появляется другой язык для разговора о подобных процессах — язык вероятностных моделей, состояний и предсказаний. Живая система должна удерживаться в области состояний, совместимых с её существованием, и уменьшать неопределённость относительно того, что с ней происходит.

И вот здесь мне хочется сделать шаг от науки к собственной интерпретации.

Океан Мироздания

В моей книге «Дыхание Океана» есть образ Океана Мироздания — единой живой матрицы, которая пронизывает всё сущее. Океан стремится к гармонии, а мир постоянно меняется и несёт в себе разрушение. Для меня это не столько научное утверждение, сколько художественный образ, который неожиданно оказался созвучен идеям, о которых я читал у Фристона. Когда люди сонастроены, искренни, слушают друг друга и созидают вместе — возникает резонанс, и Океан отзывается. Когда в систему входят злость, страх и принуждение — согласованность разрушается, и Океан отворачивается. Не потому, что наказывает. Просто система выходит из состояния гармонии.

Это уже моя художественная интерпретация, а не утверждение, что Фристон описывает именно такой механизм. Но мне интересно наблюдать, как научная идея начинает работать внутри вымышленного мира. И получается, что принцип свободной энергии для меня — не просто теория о мозге. Это способ посмотреть на жизнь как на постоянное поддержание себя в меняющемся мире.

А где здесь человек?

Представьте человека, который решил: «Люди меня не любят».

После этого он начинает замечать подтверждения своей мысли: кто-то не поздоровался, ответил коротко, не пригласил на встречу. Каждое такое событие легко вписывается в уже существующую модель. А десятки других — улыбка, помощь, искренний интерес — могут просто не замечаться. Модель говорит: «Меня не любят», и человек интерпретирует мир через неё. Парадокс заключается в том, что мы можем построить такую модель мира, которая будет сама себя подтверждать. Но здесь важно не сделать слишком большой шаг. Это уже психологическая интерпретация идей predictive processing и active inference, а не утверждение, что «Фристон доказал, почему человек мыслит именно так».Сам принцип гораздо шире и математически строже.

И тут возникает другой вопрос: насколько объективен тот мир, который мы воспринимаем?

Мы смотрим на одну и ту же реальность, но каждый приходит к ней со своей историей, ожиданиями, страхами и привычками. Мы живём одновременно в двух мирах: в мире, который существует независимо от нас, и в мире, который наш мозг постоянно строит внутри нас. И эти два мира никогда не совпадают идеально.

Почему эта идея заинтересовала меня как писателя

Писатель делает примерно то же самое. Он строит модель мира, создаёт правила, определяет, что возможно, а что нет. Потом помещает в этот мир героя — и начинаются неожиданности.

Я могу решить: «Он поступит вот так». Но когда пишу сцену, обнаруживаю: нет, не поступит. Потому что у героя уже есть характер, опыт, страхи, своя логика. Если я заставлю его поступить неестественно только ради сюжета — возникает фальшь. Герой сопротивляется автору. И приходится менять либо поступок, либо собственное представление о герое.

Получается почти маленький цикл предсказания: я предполагаю, что сделает герой → пишу сцену → герой ведёт себя иначе → возникает ошибка → я меняю модель героя.

Возможно, поэтому иногда и кажется, что персонажи начинают жить самостоятельно. Это, конечно, моя писательская аналогия, а не научный вывод из теории Фристона. Но мне она кажется очень красивой.

Самая опасная ошибка

Если мозг постоянно пытается уменьшить расхождение между своей моделью мира и поступающей информацией, возникает интересный вопрос: что легче — изменить свою модель или изменить мир?

Иногда мы признаём: «Я ошибался». И меняем своё представление. А иногда пытаемся заставить мир соответствовать нашей модели.

И вот это уже может привести к совсем другим последствиям — особенно если человек обладает большой властью или техническими возможностями.

Он решает: «Я точно знаю, как должно быть правильно». И начинает перестраивать реальность под своё представление о ней.

Здесь научная идея неожиданно пересекается с философией. Вопрос уже не только в том, как мозг предсказывает мир.

Вопрос шире: имеем ли мы право менять мир только потому, что умеем это делать?

Вместо заключения

Я пока только разбираюсь в принципе свободной энергии Фристона и наверняка не всё понял. Но мне нравится сама постановка вопроса. Мы привыкли считать: сначала существует мир, потом человек его воспринимает, а затем действует. Здесь картина сложнее. Мы постоянно предполагаем, что происходит, сравниваем свои ожидания с поступающей информацией, исправляем модель — и одновременно своими действиями меняем то, что нас окружает. Человек оказывается не просто наблюдателем мира. Он одновременно моделирует мир и участвует в его изменении. И, возможно, одна из главных проблем начинается тогда, когда мы перестаём различать эти две вещи.

Где заканчивается реальность и где начинается наша модель реальности? Об этом мне теперь хочется подумать.

Если тема интересна, в следующем посте попробую разобрать понятие «марковского одеяла» и вопрос о том, где проходит граница между организмом и окружающим миром.