трудно конкретно доказать, почему возникают сны, а область неврологии перенасыщена гипотезами.

Вдохновленный методами, используемыми для обучения глубоких нейронных сетей, Эрик Хоэль, доцент кафедры нейронаук Университета Тафтса, выдвигает новую теорию сновидений: гипотезу о перенастроенном мозге.

Гипотеза, описанная 14 мая в обзоре в журнале Patterns, предполагает, что странность наших снов служит для того, чтобы помочь нашему мозгу лучше обобщать наш повседневный опыт.

"Очевидно, что существует невероятное количество теорий о том, почему мы видим сны", - говорит Хоэл. "Но я хотел привлечь внимание к теории сновидений, которая очень серьезно относится к самому сновидению - она говорит, что опыт сновидений - это то, почему вы видите сны".

Распространенной проблемой при обучении искусственного интеллекта является то, что он становится слишком привычным к данным, на которых обучается - он начинает считать, что набор данных для обучения является идеальным представлением всего, с чем он может столкнуться.

Специалисты по исследованию данных решают эту проблему путем внесения некоторого хаоса в данные; в одном из таких методов регуляризации, называемом "выпадение", некоторые данные случайным образом игнорируются. Представьте себе, если бы на внутреннем экране самодвижущегося автомобиля внезапно появились черные коробки: машина, которая видит случайные черные коробки на экране и фокусируется на общих деталях окружающей обстановки, а не на особенностях конкретного вождения, скорее всего, будет лучше понимать общий опыт вождения.

"Первоначальным вдохновением для глубоких нейронных сетей был мозг", - говорит Хоэл. И хотя сравнение мозга с технологиями не является чем-то новым, он объясняет, что использование глубоких нейронных сетей для описания гипотезы о перегруженном мозге было естественной связью.

"Если вы посмотрите на методы, которые люди используют для регуляризации глубокого обучения, то часто эти методы имеют поразительное сходство со снами", - говорит он.

Исходя из этого, его новая теория предполагает, что сны делают наше понимание мира менее упрощенным и более всесторонним - потому что наш мозг, как и глубокие нейронные сети, также становится слишком знакомым с "обучающим набором" нашей повседневной жизни.

Чтобы противостоять знакомству, предполагает он, мозг создает странную версию мира во сне - версию отсева. "Именно странность сновидений в их расхождении с опытом бодрствования придает им их биологическую функцию", - пишет он.

Хоэл говорит, что уже есть данные нейронаучных исследований, подтверждающие гипотезу о перенастроенном мозге. Например, было показано, что самый надежный способ вызвать сны о чем-то, что происходит в реальной жизни, - это повторное выполнение новой задачи во время бодрствования.

Гипотеза о перенастройке мозга на сновидения, которая утверждает, что редкое и галлюцинаторное качество сновидений - это не ошибка, а особенность, поскольку это помогает предотвратить перенастройку мозга на предвзятые повседневные источники обучения.

Он утверждает, что когда вы перетренировываетесь на новой задаче, срабатывает условие переподгонки, и мозг пытается обобщить эту задачу, создавая сны.

Но он считает, что можно провести исследование, чтобы определить, действительно ли именно поэтому мы видим сны. Он говорит, что хорошо разработанные поведенческие тесты могли бы провести различие между обобщением и запоминанием, а также влияние депривации сна на то и другое.

Еще одна область, которую ему интересно исследовать, - это идея "искусственных снов". Он выдвинул гипотезу о перенастроенном мозге, размышляя о назначении художественных произведений, таких как фильмы или романы.

Теперь он предполагает, что внешние стимулы, такие как романы или телешоу, могут выступать в качестве "заменителей" снов, и что, возможно, они даже могут быть разработаны для того, чтобы помочь отсрочить когнитивные последствия лишения сна, подчеркивая их сновидческую природу (например, с помощью технологии виртуальной реальности).

Хотя в искусственных нейронных сетях можно просто отключить обучение, говорит Хоэл, с мозгом так не получится. Мозг постоянно учится чему-то новому, и именно здесь на помощь приходит гипотеза о перенастроенном мозге. "Жизнь иногда бывает скучной", - говорит он. Мечты существуют для того, чтобы не дать вам стать слишком приспособленным к модели мира".

Переоснащенный мозг: Сны эволюционировали, чтобы помочь обобщению:

Сновидения остаются загадкой для нейронауки. Хотя были выдвинуты различные гипотезы о том, почему мозг развил ночные сновидения, многие из них опровергаются редкой, галлюцинаторной и повествовательной природой снов - природой, которая, кажется, не имеет какой-либо конкретной функции.

Недавно исследования искусственных нейронных сетей показали, что в процессе обучения такие сети сталкиваются с вездесущей проблемой: чрезмерной подгонкой к определенному набору данных, что приводит к сбоям в обобщении и, следовательно, в производительности на новых наборах данных.

Примечательно, что методы, которые исследователи используют для спасения искусственных нейронных сетей с избыточной подгонкой, обычно включают выборку из нераспределенного или рандомизированного набора данных.

Гипотеза о переоборудованном мозге заключается в том, что мозг организмов аналогичным образом сталкивается с проблемой слишком хорошего приспособления к ежедневному распределению стимулов, что приводит к переоборудованию и плохому обобщению.

Галлюцинируя каждую ночь вне распределения сенсорных стимулов, мозг способен спасти обобщаемость своих перцептивных и когнитивных способностей и повысить эффективность выполнения задач. 

Перевод: Агеева Александра