Mózg na zimno: Nauka jako wieża Babel, czyli o problemach z wrodzonością

Mój Instagram to obecnie głównie wygenerowane w AI filmiki o kotach. Prawie wszystkie opowiadają historię opartą o ten sam schemat. Mały rudy kotek idzie do szkoły – jest prześladowany przez kolegów – idzie na siłownię – pokonuje dawnych prześladowców. Albo: mały rudy kotek zostaje wyrzucony z pracy w pizzerii – ląduje na ulicy – zostaje zatrudniony przez psa milionera – wspina się na szczyt – wykupuje pizzerię.

Wykonane i animowane w AI obrazki w tych filmikach są straszne. Kot w każdej scenie wygląda inaczej, części ciała są nienaturalnie ułożone względem siebie – wszystko jest brzydkie i nieznośnie kiczowate. Są już nawet memy na ten temat: jak wyobrażałem sobie AI kiedyś (walki robotów w kosmosie), a czym AI jest teraz (filmiki z rudym kotem spotykającym psa milionera).

Sztuczna inteligencja budzi strach, złość, irytację i śmiech. Popełnia podstawowe błędy logiczne, czasem nie umie nawet dodawać do siebie liczb. Przywykliśmy już do narzekań na jej niedoskonałość. Są one słuszne, bo daleko jej jeszcze do poziomu „Terminatora”. Coraz częściej jednak, śmiejąc się z sześciu palców albo kilkudziesięciu zębów na wygenerowanym w AI portrecie, zapominamy, jak niezwykłe jest to narzędzie. I jak ogromny jest jego postęp.

AI, która dziesięć lat temu nadawała się głównie do rozpoznawania twarzy na zdjęciach, dziś potrafi „formułować” złożone wypowiedzi. To właśnie ta cecha zaogniła tocząca się od wieków debatę o tym, czy ludzkie zdolności – takie jak język – są wrodzone czy nabyte.

Współczesne modele sztucznej inteligencji zawdzięczają swoje umiejętności uczeniu się. Wykorzystują bazy zawierające miliony tekstów i obrazów, i na ich podstawie przyswajają np. statystyczne zależności między słowami w języku. Mają określoną przez swoje twórczynie i twórców architekturę oraz wbudowane pewne proste założenia, ale są one dużo mniej ważne niż to, czego uczą się samodzielnie.

Pierwsze sukcesy ChatGPT posłużyły jako argument zwolenniczkom i zwolennikom teorii, że posługiwanie się językiem nie wymaga żadnych mechanizmów wrodzonych. A były one postulowane przez wiele osób zajmujących się językiem, ze słynnym lingwistą Noamem Chomskym na czele. Ten amerykański językoznawca i filozof uważał, że bez wrodzonych systemów człowiek nie byłby w stanie nauczyć się języka tak szybko i na podstawie tak niewielu danych. Zauważał też, że język jest zjawiskiem uniwersalnym, obecnym we wszystkich kulturach. Oraz że wszystkie języki zdają się mieć pewne podobne cechy. Postulował więc istnienie wyspecjalizowanych w przetwarzaniu języka obwodów neuronalnych.

Zdaniem przeciwników Chomsky’ego, ChatGPT pokazuje, że sieć neuronalna pozbawiona wrodzonych mechanizmów, jest w stanie załapać jak działa język wyłącznie dzięki uczeniu się. Inni jednak wskazują na wspomniane niedoskonałości modeli jako dowód na to, że pewna doza wrodzonych mechanizmów jest jednak być może niezbędna. I tak oto debata „natura czy kultura” w lingwistyce rozgorzała na nowo. Tymczasem wielokrotnie już stwierdzano, że wygasła.

Jest wiele powodów, dla których można było tak uznać. Mówi się, że nie można łatwo podzielić cech na wrodzone i nabyte, bo każda zawiera w sobie oba komponenty. Wiemy, że geny nie działają tak, jak zakładaliśmy kiedyś: nie „kodują” cech behawioralnych czy cech osobowości. Mamy też ogrom badań pokazujących, jak doświadczenia zmieniają funkcjonowanie genów i jak dziedziczy się cechy niezależnie od genomu. Naukowczynie i naukowcy co rusz jednak rozpoczynają tę samą dyskusję na nowo.

Wydaje mi się, że problem wynika z tego, że ciągle z dychotomią nabyte/wrodzone porządnie się nie rozprawiliśmy. Jeśli mówimy, że każda cecha ma oba komponenty, nadal zakładamy, że ten podział istnieje, tylko jest po prostu trudny lub niemożliwy do zbadania. Kłopot w tym, że obydwa te słowa nie mają tak naprawdę sprecyzowanych znaczeń. I choć na pierwszy rzut oka wydaje się jasne, co mam na myśli, kiedy ich używam, to przy bliższym spojrzeniu okazuje się, że nie ma to sensu.

Matteo Mameli i Patrick Bateson przyjrzeli się w 2006 r., w jaki sposób naukowczynie i naukowcy posługują się pojęciem wrodzoności. Okazało się, że możliwych jego definicji jest ponad dwadzieścia, a zastosowanie bardzo niespójne i problematyczne.

Weźmy na przykład definicję najprostszą: wrodzone są cechy obecne od urodzenia. W latach 70. XX w. przeprowadzono eksperyment, w którym wykazywano, że niemowlęta kopiują mimikę dorosłych, np. wystawiają język w odpowiedzi na takie zachowanie u mamy lub taty. Przez wiele lat traktowano to jako dowód, że naśladowanie innych jest zachowaniem wrodzonym i podstawą dalszego rozwoju empatii.

Tymczasem sam fakt, że cecha obecna jest od urodzenia, nie musi wcale wiele mówić o tym, jak doszło do jej wykształcenia. Życie ludzi i innych zwierząt nie zaczyna się bowiem w momencie narodzin, także okres prenatalny obfituje w okazje do nauki. Ciekawym przykładem są ptaki. Młode kaczki niektórych gatunków – choćby naszych rodzimych krzyżówek – od razu po wykluciu się podążają za głosem matki. Robią tak nawet gdy jeszcze w formie jajka trzymane były w inkubatorze i nigdy wcześniej nie słyszały głosu dorosłej samicy kaczki. Uważano zatem to zachowanie za wrodzone. Amerykański ornitolog Gilbert Gottlieb, postawił jednak osobliwą hipotezę. W jajku znajduje się pęcherzyk powietrza. W pewnym momencie jeszcze przed wykluciem się, mała kaczka przebija się do niego i zaczyna wydawać pierwsze dźwięki. Co, jeśli – zasugerował Gottlieb – kaczuszki uczą się rozpoznawać kaczy głos, słuchając same siebie? Za pomocą specjalnej procedury uniemożliwiał pisklętom wokalizowanie w jajku, a po ich wykluciu sprawdzał, czy nadal będą wolały dźwięki wydawane przez kaczki od głosu innych gatunków ptaków. Straciły tę preferencję, co potwierdziło jego hipotezę.

Żaby i traszki potrafią powiązać nieznane wcześniej zapachy z wonią drapieżnika, jeśli będą wystawione na ich mieszankę, zanim ze skrzeku rozwiną się kijanki. Niemowlęta uczą się rozpoznawać smaki jeszcze w życiu płodowym. Wtedy też, słysząc głos matki rozchodzący się wewnątrz jej ciała, uczą się rozpoznawać pierwsze dźwięki, a po urodzeniu są w stanie odróżnić język matki od języka obcego!

Jakie są inne definicje? Jedną przytoczyłem już przy okazji argumentów Chomskiego: wrodzone są cechy obecne u wszystkich osobników gatunku. Donald Brown, amerykański antropolog, skompletował w swojej książce „Human Universals” listę uniwersaliów, czyli zachowań zaobserwowanych we wszystkich kulturach. Augeruje, że uniwersalność jest dowodem wrodzoności, jego lista zawiera jednak ciekawe przykłady, choćby używanie włóczni. Wszystkie kultury – przynajmniej według niego – posługiwały się tą bronią w walce. Czy powinniśmy uznać zatem, że gdzieś w naszych mózgach znajduje się wrodzony moduł budowania włóczni? Czy w ludzkim genomie znajdziemy geny powiązane ze zdolnością posługiwania się nią? Oczywiście nie. Włócznia jest najprostszym rozwiązaniem problemu dosięgnięcia przeciwnika (lub jelenia!) ostrzem z dużej odległości. Została najprawdopodobniej wynaleziona niezależnie wiele razy w różnych miejscach – i stąd jej uniwersalizm.

Sytuację komplikuje dodatkowo fakt, że wiele rzeczy, które uważane są za uniwersalne, wcale takimi nie są. W 2009 r. Nicolas Evans i Stephen Levinson dokonali podsumowania tego, co wiemy o uniwersaliach językowych i pokazali, że dla każdej cechy języka, którą zwolennicy tezy o wrodzonej jego naturze uważali za wspólną wszystkim mowom, można znaleźć wyjątek.

Za wrodzone uważane są też często zachowania kluczowe dla przetrwania organizmu, związane ze zdobywaniem pokarmu, rozmnażaniem czy unikaniem zagrożeń. I tu jednak napotykamy na kłopot. Weźmy na przykład picie wody: wydaje się ono zachowaniem tak starym ewolucyjnie i niezbędnym do przetrwania, że jego wrodzony charakter nie budzi wątpliwości. A jednak! W eksperymencie przeprowadzonym na Duke University badacze postawili hipotezę, która wyszła od obserwacji szczurów w warunkach laboratoryjnych. Małe szczury karmione są suchym pokarmem, który wywołuje pragnienie. Co jakiś czas piją też wodę z butelki w klatce. Co, jeśli dzięki temu z czasem uczą się związku między gaszeniem pragnienia a piciem wody? Aby przetestować tę hipotezę, naukowcy karmili zwierzęta w jednej grupie wyłącznie karmą płynną, by nigdy nie doświadczyły pragnienia. Po jakimś czasie podano im sól i sprawdzano, czy zaczną pić wodę. Okazało się, że piły istotnie mniej niż szczury karmione suchą karmą. Brak możliwości nauczenia się związku między pragnieniem a wodą sprawiał, że zwierzęta nie rozwinęły tak podstawowego dla przetrwania zachowania, jak picie.

Strach przed drapieżnikami również uważany jest często za wrodzony. Zdolność do automatycznego rozpoznawania zagrożenia bez konieczności uczenia się, że wilk lub tygrys może być śmiertelnie niebezpieczny, z ewolucyjnego punktu widzenia wydaje się bardzo korzystna. Tymczasem sprawa jest dużo bardziej skomplikowana. Badania prowadzone przez Joela Bergera wykazały np., że lęk przed wilkami u łosi jest wyuczony. Łosie żyjące na obszarach, na których wilki są od dawna, wyraźnie reagowały strachem na zapach moczu tego zwierzęcia lub jego wycie. Tam jednak, gdzie wilki wyginęły, takiej reakcji nie zaobserwowano.

Od dawna spekuluje się, że ssaki – w tym ludzie – wykazują wrodzony lęk przed wężami. Są na to oczywiście dowody. Małpy w zoo, które z wężami nigdy nie miały do czynienia, reagują strachem, jeśli pokaże im się tego gada lub jego model. Tyle że nie w każdym zoo! Nobuo Matasaka zauważył, że sajmiri wiewiórcze pochodzące z ogrodów zoologicznych, gdzie karmi się je owocami, a nie owadami, nie wykazują strachu przed wężami. Obserwację tę potwierdził później także w eksperymentach: z jakiegoś powodu do wykształcenia się lęku przed wężami prowadził kontakt z owadami. U innych naczelnych sytuacja jest podobna: małe orangutany, które dorastają w zoo lub ośrodkach mających na celu ich ochronę, muszą być uczone strachu przed wężami, zanim zostaną wypuszczone na wolność.

Inna klasyczna definicja zakłada, że wrodzone cechy są zdeterminowane genetycznie. Większość z nas zna genetykę z lekcji biologii, na których rozrysowywaliśmy krzyżówki genetyczne. Mieliśmy do czynienia z genami, które odpowiadały np. za kolor kwiatów. Były przekazywane z pokolenia na pokolenie i zależnie od kombinacji alleli dawały nam groszek czerwony lub biały. Ten sposób uczenia genetyki jest jednak mylący. Do tego stopnia, że coraz częściej proponuje się wykreślenie genetyki mendlowskiej z programów nauczania. Geny nie kodują cech w sposób, w jaki zdają się one sugerować. Nie ma – wbrew entuzjastycznym nagłówkom prasowym sprzed kilkunastu lat – „genu homoseksualizmu” czy „genu inteligencji”. Rozwój każdej cechy jest powiązany z aktywnością wielu genów, na których aktywność wpływają często czynniki zewnętrzne (na przykład uczenie się).

Efekt genu nie jest też niezależny od kontekstu. Ten sam u różnych osobników może mieć odmienne działanie. W badaniu przeprowadzonym na 17 szczepach myszy laboratoryjnych pokazano, że mutacja w genie Tcf7l2, którego aktywność jest powiązana m.in. z rozwojem zaburzeń psychicznych, może mieć przeciwstawny efekt u różnych szczepów. U niektórych na przykład zwiększa lękliwość zwierząt, u innych – sprawia, że stają się mniej lękowe.

Wiemy też, że nawet identyczne genetycznie osobniki – klony – potrafią się od siebie znacznie różnić: np. bliźniaki mają inne wielkościowo mózgi, a klony muszek owocowych zdradzają różne preferencje względem temperatury.

Ciekawym przypadkiem jest nicień Caenorhabditis elegans, popularny organizm modelowy. Jego układ nerwowy u każdego hermafrodytycznego osobnika składa się z 302 neuronów. Ta powtarzalność jest uważana za dowód ścisłego zdeterminowania genetycznego rozwoju tego zwierzęcia. Obraz ten jednak komplikuje się, gdy spojrzymy na połączenia między neuronami – te są dużo bardziej zmienne. Nawet identyczne pod względem genetycznym osobniki różnią się pod względem tego, jak ich neurony są ze sobą skomunikowane.

Rozwój organizmu nie jest podobny do wykonywania programu komputerowego – jest w dużej mierze probabilistyczny. Jego efekt będzie zawsze zależny od mniej lub bardziej losowych czynników zewnętrznych: wychodząc z tego samego punktu, może osiągać różne stany końcowe.

Definicji wrodzoności jest oczywiście więcej. Bliższe przyjrzenie się każdej pozwala odkryć podobne niejasności i sprzeczności. Co więcej, wiele cech będzie spełniać jedno kryterium, nie spełniając jednocześnie innego. Wrodzoność nie jest wcale spójnym pojęciem.

Nie mówię bynajmniej, że wszystkie cechy są nabyte. Identyczną z powyższą analizę można byłoby bowiem przeprowadzić również dla tego pojęcia i rezultat byłby podobny. Nie ma na przykład jednej, spójnej definicji uczenia się.

Mało tego: jeśli zdefiniowalibyśmy cechy nabyte bardzo szeroko – jako te, które rozwijają się pod wpływem bodźców zewnętrznych – musielibyśmy najpierw zastanowić się, jak zdefiniować słowo „bodziec”. Amerykański psycholog James Gibson znalazł ponad kilkanaście możliwych definicji, które na dodatek znacząco się od siebie różnią.

Jest to znacznie szerszy kłopot w neurobiologii. Wbrew powszechnemu mitowi, wedle którego nauka powinna posługiwać się precyzyjnie zdefiniowanymi pojęciami, ogromna ich większość używana jest w różnych i luźno określonych znaczeniach. „No one knows what attention is” (nikt nie wie, czym jest uwaga) – głosi tytuł publikacji z 2019 r. Inny, z 2010 r., mówi, że „Behavioural biologists don't agree on what constitutes behaviour” (biolodzy behawioralni nie zgadzają się ze sobą co do tego, czym jest zachowanie). Razem z badaczkami z Włoch i Niemiec piszemy obecnie pracę, w której wykazujemy, że bardzo popularny ostatnio trend badania naturalnych zachowań zwierząt opiera się na bardzo płynnej definicji naturalnych zachowań. Nie istnieją spójne definicje pojęć takich jak świadomość czy nawet gen.

Czy zatem w dyskusjach o naturze języka lub pochodzeniu cech jesteśmy skazani na chaos i wzajemne niezrozumienie? Niektórzy twierdzą, że tak. Amerykańska filozofka neurobiologii Jacqueline Sullivan sugeruje, że wbrew oczekiwaniom wielu osób nigdy nie dojdziemy do jedności nauk o mózgu: neurobiologia nie połączy się z neuropsychologią, a neuropsychologia z psychologią. Nauki te – mówi Sullivan – używają tych samych pojęć w bardzo różnych znaczeniach i wszelkie więzi między nimi są tak naprawdę iluzoryczne. Neurobiolożka i psycholożka badające uwagę, badają prawdopodobnie dwie różne rzeczy.

Myślę jednak, że nasza sytuacja nie jest aż tak beznadziejna. Sam staram się nie mówić o wrodzoności cech. Kiedy mówię o konkretnym zachowaniu, stwierdzam np., że jest obecne od urodzenia lub nie wymaga uczenia się. Uważam, że pojęcie wrodzoności implikuje wiele rzeczy naraz i wprowadza zamęt. Długo starałem się do tego przekonać innych – pisałem teksty o tym, że powinniśmy zrezygnować z wrodzoności i precyzyjnie definiować to, co mamy na myśli w każdym przypadku.

Im dłużej się nad tym zastanawiam, widzę jednak, że z jakiegoś powodu, mimo pomieszania języków, nauki o mózgu rozwijają się dynamicznie. Z niedoskonałych narzędzi komunikacji wyłania się owocna współpraca między różnymi ich dziedzinami. Nawracające dyskusje o to, czy język jest wrodzony, czy nabyty, są męczące. A jednak dzięki nim powstają nowe pomysły na eksperymenty, dowiadujemy się coraz więcej na temat tego, jak dzieci uczą się języka, i jak uczą się go modele sztucznej inteligencji. Mówiąc metaforycznie, nauka przypomina budowę wieży Babel, która mimo pomieszania języków tych, którzy ją stawiają, nieustannie posuwa się do przodu.

To samo tyczy się sztucznej inteligencji. Filmiki o rudych kotach z miesiąca na miesiąc stają się coraz lepsze technicznie, choć wciąż niedomagają pod względem narracji. Nie wiadomo tylko, czy jest to postęp we właściwym kierunku. To już jednak materiał na zupełnie inną historię.