真の人工知能を作成する鍵を握る可能性のある優秀な神経科学者

カールフリストン の自由エネルギーの原理は 、チャールズダーウィンの自然selectionの理論以来、最も包括的な考えかもしれません。 しかし、それを理解するには、フリストン自身の心を調べる必要があります。



治世末期のイングランド国王ジョージ3世がke病な行動の兆候を示し始めたとき、王の狂気の噂が人々の間で急速に広まりました。 ある伝説によると、ジョージは木と握手を交わそうとし、自分の前にプロイセンの王がいると信じていた。 別の者は、彼がロンドンのブルームズベリー地区にあるクイーン・スクエアの建物に密かに運ばれ、彼を彼の被験者と一緒に扱う方法を説明しました。 また、彼の妻であるメクレンブルク-ストレリツカヤのシャーロット女王は、彼が医者の世話をしている間、王のために物資を保管するために地元のパブでセラー全体を借りたと言われています。

2世紀以上後、このクイーンスクエアの物語はまだロンドンのガイドブックで一般的です。 それが真実であるかどうかにかかわらず、この場所は長年にわたってそれに適応してきました。 シャーロットの金属像は広場の北端に立っています。 角のパブはロイヤルパントリーと呼ばれます。 そして、広場内の静かな広場は、脳で働く人々と、脳に取り組む必要のある人々に囲まれています。 国立王立神経外科病院-現代王室も治療に行くことができる-はクイーンスクエアの角の1つにあり、その周辺はロンドン大学ユニバーシティカレッジの神経科学研究所によって指定されています。 昨年7月、神経科の家族と愛する人たちは、芝生の端にある木製のベンチにある静かな公園で丸1週間完璧な天気を過ごしました。

典型的な月曜日に、カールフリーストーンは12:25にクイーンスクエアに到着し、シャーロット女王の像の隣の庭でタバコを吸います。 太い白髪のやや前屈な姿をしたフリーストーンは、ロンドン大学ユニバーシティカレッジの伝説的な機能イメージング研究所の科学ディレクターとして働いており、FILの全従業員に知られています。 タバコを食べ終わったフリストンは、広場の西側を通り、石灰岩とレンガの建物に入り、4階の観客のもとへ行きます。そこには、彼が白い壁を見るのを待っている人が2人から20人います。 フリーストーンは5分後に来るのが好きなので、他の人はすでに集まっています。

フリーストーンは正午まで他の人と話をしないことを好むため、このグループの人々に対する彼の歓迎の言葉は、その日の最初の有意義な発言である可能性があります。 （したがって、自宅で、彼は条件付きの笑顔とうなり声の助けを借りて彼の妻と3人の息子と通信します）。 彼はまた、めったに一対一の人々と会うことはありません。 彼は、Fristonのピアレビューを取得したい学生、ポスドク、および一般のメンバーのようなオープンミーティングを好みます。そして、近年、非常に多くのばかげた人々が彼の知識に目を向ける機会があります。 「人がアイデア、質問、またはプロジェクトを持っている場合、これについて知る最良の方法は、グループ全体を集めて聞くことであり、誰もが質問をしてディスカッションに参加できるようになると考えています。 それから、一人が学んだこと、誰もが知っていることになるだろう」と、デイビッド・ベンリモは言います。これは、フリーストーンで1年間過ごしたマギル大学の精神科医です。 「これは非常に珍しいことです。 カールの特徴は何ですか。」

月曜日の各会議の開始時に、サークル内の全員が質問をします。 フリーストーンはゆっくりと円を描いて歩き、人々の声を聞きます。彼の眼鏡は鼻の先に滑り落ちます。なぜなら、彼は常に頭を傾けてスピーカーを見ているからです。 その後、彼は数時間にわたって順番に尋ねられた質問に答えます。 「 ビクトリア朝時代の紳士であり、 ビクトリア朝のマナーと好みがあります」と、ある友人がフリーストーンについて説明したように、彼は最も愚かな質問にも丁寧に、そして迅速な再編成で答えます。 これらのQ＆Aセッション（私は「Ask Carl」ミーティングと呼び始めました）は、スタミナ、記憶、より広い視野、創造的思考の注目に値する例です。 多くの場合、フリストンは、彼のオフィスから突き出た小さな金属製のバルコニーに向けて出発し、別の煙の休憩のために終了します。

初めて、フリストンは学界の伝説となり、科学が脳を研究できるようにする最も重要なツールの多くを開発しました。 1990年に、彼は統計パラメトリックマークアップ、ある神経科学者が言ったように脳画像を1つの標準形式に「プッシュ」して、研究者が異なる頭蓋骨の内部で発生する活動を比較できるようにする計算技術を発明しました。 この技術から、ある有名な研究で使用された画像技術であるボクセル形態計測は、ロンドンのタクシー運転手の海馬の背中が知識を得るにつれて成長したことを実証するために使用されました（ロンドンでタクシー運転免許を取得するには、運転手は320のルートと多くのアトラクションを学ぶ必要がありますチャリングクロスから6マイル。このプロセスには筆記試験といくつかの口頭が含まれます。

2011年にジャーナルScienceで発表された研究では、Fristonによって作成された脳画像を分析するための別の技術（動的因果モデリング）を使用して、深刻な脳損傷を持つ人々の意識活動が最小限であるか、栄養のみであるかを判断しています。

2006年にフリーストーンが王立科学協会に入会したとき、科学界は彼の脳研究への影響を「革命的」と表現し、脳イメージングに関連する出版物の90％以上が彼の発明した方法を使用したと述べました。 2年前、AIの先駆者Oren Etzioniが運営する人工知能研究のためのアレン研究所は、Fristonが世界で最も引用された神経科学者であると計算しました。 研究者の出版物の影響を測定するために使用される指標である彼のHirsch指数は、Albert Einsteinのほぼ2倍です。 昨年、20年にわたって科学のノーベル賞受賞者を将来予測することに成功したClarivate Analyticsは、生理学または医学のカテゴリで最も可能性の高い3人の受賞者の中にフリーストーンを配置しました。

フリストンに会うために巡礼をしている研究者のごく一部が、脳の画像について彼と話をしたいことは注目に値します。 この夏の10日間で、Fristonは天体物理学者、数人の哲学者、よりパーソナライズされたライバルAmazon Echoの作成に取り組んでいるプログラマー、最大の保険会社のAI部門の長、改善された補聴器を開発する神経科学者、うつ病の治療に機械学習を使用する精神科医にアドバイスを与えました。 そして、彼らのほとんどは完全に異なるものを理解するようになりました。

過去10年間、Fristonは時間とエネルギーの大部分をアイデアの開発に費やしてきました。これを「自由エネルギーの原理」と呼びます。 （Fristonは、ジャズミュージシャンが彼の仕事を司書として説明するように、脳イメージングに関連する彼の仕事を説明しています）。 フリストンは、彼のこの考えは、知性を含むすべての生命の組織化の原則として、多かれ少なかれ説明しないと信じています。 「もしあなたが生きているなら、どんな振る舞いを見せるべきですか？」-彼はそのような質問に答えようとします。

悪いニュース：自由エネルギーの原理を理解するのは非常に困難です。 非常に難しいので、非常に賢い人たちの部屋全体がこれを行おうとしましたが、できませんでした。 5,000人の購読者がいるTwitterアカウントでさえ、あいまいさをからかうだけであり、仕事に依存している研究者を含め、私が話し合ったほとんどすべての人々は、完全に理解していないと言った。

しかし、多くの場合、同じ人々は急いで、本質的に自由エネルギーの原理は単純な物語を語り、単純な謎を解くと付け加えます。 熱力学の第二法則は、宇宙はエントロピーを増加させ、減衰させる傾向があると言いますが、生物はエントロピーに激しく抵抗します。 毎朝、私たちと世界の残りの部分との間で細胞と器官が明確に分離された状態で、私たちが前日とほとんど同じ人を目覚めさせます。 これはどうですか？ フリストンの自由エネルギーの原理は、個々の細胞から数十億のニューロンを含む人間の脳まで、あらゆる規模の組織のすべての生命は、数学関数に還元できる普遍的な命令によって駆動されると言います。 彼は、生きているということは、あなたの期待と感覚から来る情報との間のギャップを狭めるように行動することを意味すると言います。 または、Fristonの言葉を借りれば、自由エネルギーを最小限に抑えるためです。

この理論の潜在的な結果を想像するために、月曜日の朝にFILの玄関口に現れる人々を見るだけで十分です。 一部の人々は、自由エネルギーの原理を使用して、心の理論を組み合わせ、生物学の新しい基盤を提供し、生命を説明したいと考えています。 他の人々は、この原理が最終的に精神医学に脳の機能的理解を提供することを望んでいます。 他の人は、AI研究の行き詰まりを打破するために、Fristonのアイデアを使用したいという願望を持っています。 しかし、彼ら全員がここにいる共通の理由が1つあります。それは、カール・フリストンの自由エネルギーの原理を本当に理解しているのはカール・フリストンだけだということです。


フリーストーンのオフィスで

フリーストーンは、彼の分野で最も影響力のある科学者の一人です。 彼は最も多作です。 59歳で、彼は毎晩、毎日休みで働いており、2000年以来1,000以上の科学論文を発表しています。 2017年にのみ、彼は85の出版物の主著者または共著者でした。つまり、約4日に1人です。

しかし、彼の観点からすると、そのような消耗は野心的な労働倫理の結果であるだけでなく、過酷な現実逃避への欲望のしるしでもあります。

フリーストーンは、外界と内界の間に慎重に保護された線を引き、侵入から後者を保護します。侵入の多くは、明らかに「他者への懸念」に関連しています。 彼は、他の人を快適な距離に保ちながら、プライベートな会話をステージに置くことを好みます。 彼は携帯電話を持っていません。 彼はいつも青いシャツを着ており、販売店で2枚購入します。 彼は、クイーンスクエアでの毎週のルーチンの違反を「不安に思う」と考えているため、国際会議などで他の人と会うことを避けようとします。 彼は自分の考えを支持することを好まない。

同時に、Fristonは彼が科学に従事している理由について明確かつ率直に語っています。 彼が解決するのに数週間かかる困難なタスクに突入することができた場合、彼はそれを信じられないほど安心させます-煙突に似たもの-。 彼は、子供の頃から好きだった世界のノイズを統合、統一、簡素化する方法を見つけることへの執着について表現しています。

フリストンは、自由エネルギーの原理を発見する彼の道は、8歳の夏の暑い日に始まったと考えています。 彼と彼の家族は、リバプールの近くの城壁に囲まれたイギリスのチェスターに住んでいて、何とか彼の母親は彼を庭で遊びに行かせました。 彼は古い丸太を裏返し、その下にいくつかのシラミを見つけました-アルマジロに似た外部の骨格を持つ小さなバグ-シェルターと暗闇を求めて最初に彼に見えたように、ランダムに移動しました。 彼らを30分見た後、彼は彼らが本当に影を探していないと結論付けました。 「それは幻想でした」とフリーストーンは言います。 「私が検討することにしたファンタジー。」

彼は、シラミの動きには特定の目的がなく、少なくとも人が目標を持っているという意味では、車に乗り込んで仕事をするという意味ではないことに気付きました。 クリーチャーの動きはランダムでした。 彼らは太陽によって暖められてより速く動きました。

フリーストーンは、これを初めての科学的推測と呼んでいます。「目的、生存、その他すべてのこれらの不自然で擬人的な説明が、背景に消えてしまった」と彼は言います。 「そして、私はただ何が起こっていたかを見なければなりませんでした。」 ある意味では、そうでなければ起こり得なかったでしょう。」

フリーストーンの父親はイギリス全土の橋の建設に取り組んでいる土木技師であり、彼の家族は彼の後を追った。 最初の10年間だけで、フリストンは6つの異なる学校に通いました。 彼の教師はしばしば彼と何をすべきかを知らなかった、そして彼は彼自身の問題を解決することによって彼の脆弱な自尊心の大部分を獲得した。 10歳で、彼は理論的には平らでない表面を移動し、コップ1杯の水を動かし、フィードバックと水銀レベルを備えた自動調整式パワードライブを使用する自己修正ロボットを開発しました。 学校は心理学者を招いて、少年がこのアイデアにどのようになったのかを調べました。 「あなたは非常に頭がいい、カール」彼の母親は、最後ではなくフリーストーンを保証した。 「他の人にそう言わせないでください。」 彼は彼女を信じないと言った。

10代の頃、Fristonは、シラミを見ているような別の瞬間を経験しました。 彼はテレビを見終わって寝室に戻り、窓の外に桜が咲いていることに気づきました。 彼はそれ以来彼を行かせていない考えに突然衝撃を受けました。 何もないところから始めて、すべてを理解する方法がなければならない、と彼は考えた。 「宇宙全体の一点から始めることができれば、必要なものをすべて引き出すことができますか？」彼は何時間もベッドに横たわり、この方向で最初の試みをしました。 「明らかに、それらは完全に失敗しました」と彼は言います。

高校の終わりに向けて、フリストンとクラスメートは、コンピューターを使用した人格の心理学的研究を含む初期の実験の主題になりました。 彼らは質問をされ、その答えはパンチカードにパンチされ、小学生にとって理想的な職業を選択するためにコンピューターを介して送られました。 フリーストーンは、彼がエレクトロニクスと自然の中で孤独をどのように好むかを説明したので、コンピューターは彼にテレビアンテナを取り付ける仕事を提供しました。 この選択肢は彼には適切ではないと思われたため、彼は学校のキャリアカウンセラーに行き、数学と物理学の文脈で脳を研究したいと言いました。 コンサルタントは、彼が精神科医になるべきであるとフリストンに語った。それは、フリストンの恐ろしいことに、彼は医学を学ばなければならないことを意味した。

フリストンとコンサルタントは、精神医学と心理学を混同しましたが、おそらく現実にはそうすべきでした。 しかし、Fristonが心と体を研究する道に進み、彼の人生を最も形作った経験の1つに向かっているので、間違いは有用であることが判明しました。

医学研究を終えた後、フリストンはオックスフォードに移り、リトルモアビクトリア病院でインターンとして2年間過ごしました。 病院は1845年に「夢遊病に関する法律」の枠組みの中で設立されました。その後、精神病に苦しむ人々は病院の患者のように扱われ、「シェルター」に集まった犯罪者や追放者のようにはなりません。 』、および元々はすべての「貧しい夢遊病者」を作業所から病院に移すのを助けることを目的としていました。 1980年代半ばまでに、フリーストンがそこに定住したとき、イギリスの都市の裏庭に残った最後の避難所の1つでした。

フリストンは、リトルモアで最も不快な患者である32人の慢性統合失調症のグループに割り当てられました。 明らかな懐かしさで患者を思い起こさせるフリストンにとって、これは脳のつながりがどれほど簡単に壊れるのかという明確な助けになりました。 「働くには最高の場所でした」と彼は言います。 「強烈でカラフルな精神病理学の小さなコミュニティ。」

週に2回、彼は90分間のグループセラピーセッションを指揮し、患者が一緒に病気を整理しました。これは、今日の「カールに尋ねる」会議を思い起こさせるものです。 このグループには、30年経った今でもフリストンの精神的プロセスを刺激するカラフルなキャラクターが含まれています。 ヒラリー（患者の名前が変わった）があり、シリーズ「 ダウントン修道院 」の上級シェフを演じることができたように見えましたが、リトルモアに着く前に、包丁で隣人を斬首しました。男の大きさの邪悪なカラス。

アーネストがいた。彼はマークス＆スペンサーのパステルカラーのカーディガンとマッチするスニーカーに弱点があり、「想像できる限り最も手に負えない、そして自由な小児性愛者」だったとフリストンは言う。

ロバートもいました。彼は重度の統合失調症に苦しんでいなかった場合に研究所で勉強できる機敏な若者です。 彼は天使のたわごとについての推論に取りつかれていました。 彼はこの物質が呪いであるか祝福であるか、それが人間の目に見えるかどうか、そして同様の質問は他の人には起こらないことについて話しました。 フリーストーンは、天使のがらくたの概念そのものが奇跡であると信じていました。 それは、統合失調症の人々が、より馴染みのあるモードで機能する脳を持つ人々にとってそれほど簡単にアクセスできない概念を作成する能力を示しました。「エンジェルたわごとのようなものを思い付くのは非常に難しいです」とフリーストーンは賞賛のように見える何かで言います。 「私は成功しません。」

リトルモアの後、フリストンは、統合失調症の人々の脳で何が起こっているのかを理解しようとするために、1990年代前半のほとんどを当時比較的新しい技術である陽電子放射断層撮影法で過ごしました。その過程で、彼は統計的パラメトリックマークアップを発明しました。 Fristonは、技術は特許や収益化ではなく自由に共有されるべきであると確信していました（これは当時としては珍しいことでした）。フリストンは、他の研究者とテクノロジーを共有するために、世界のもう一方の端、たとえばベセスダの国立衛生研究所に飛ぶことができました。 「文字通り、バイオメトリックフィルムを片手に飛行機に乗り、そこに運転し、ダウンロードし、1日かけてそれを機能させようと試み、誰かにそれを使って教え、そして家に帰って休んだ」とフリストンは言う。 「それが当時のオープンソースソフトウェアの仕組みでした。」

Fristonは1994年にクイーンスクエアに到着し、数年連続してFILの彼のオフィスはGatsby Computing Neurobiological Departmentからわずか数メートルのところにありました。その後、研究者が生物や機械からの知覚と学習の理論を研究するこの部門は、創立者、認知心理学者、コンピューター科学者のジョフリー・ヒントンが率いました。 FILは脳イメージングの主要な研究所としての評価を得ており、ギャツビーは神経系の研究に数学モデルを適用することに関心を持っている神経科学者のトレーニングキャンプになりました。

フリーストーンは、他の多くの人と同様に、完全に非子供っぽい統計モデルに対するヒントンの「子供っぽい熱意」に感染し、彼と友達になりました。

時間が経つにつれて、ヒントンは、脳を想像する最良の方法は脳をベイジアン確率的機械と考えることであるとフロイストンを確信させました。この考えは19世紀とヘルマン・フォン・ヘルムホルツの作品から来ており、脳は確率的方法で計算と感覚を組織し、感覚からの入力に基づいて常に予測を行い、視点を調整するというものです。現在最も人気のある見解によると、脳は「予測エラー」を最小限に抑えることを目指した「結論マシン」です。

2001年、ヒントンはロンドンを離れ、トロント大学に定住し、人工知能の分野で最も重要な人物の1人となり、ディープラーニングの分野で最も現代的な研究の基礎を築きました。

しかし、彼が去る前に、フリストンは友人への訪問で最後にギャツビーに来ました。ヒントンは、コンピュータープログラムが人間の意思決定をより効果的にエミュレートできるようにする彼が発明した新しい技術について説明しました。これは、今日の機械学習で「エキスパート結果」として知られるさまざまな確率モデルの入力データを統合するプロセスでした。

会議はフリーストーンを襲った。彼はヒントンのアイデアに触発され、知的協力の一環として、「脳の解剖学的、生理学的、心理的特性とは無関係に見える」という彼のアイデアに関する一連のメモを彼に送りました。 Fristonは2005年にこれらのノートを公開しました。これは、彼が自由エネルギーの原則を開発する数十の作品の最初のものでした。


肖像画のある毛布カール・フリストンのオフィスにいるアンドレイ・マルコフ：「1856年以来、あなたの内部環境を暖かく保っています」