『千の脳』（2021年）は知能の根本的な性質を探求する。脳は何千ものミニ脳の集合体であり、それぞれが独自の予測を生成し洗練させているという理論を提示する。また、この理論が人工知能や意識の理解に与える影響についても掘り下げている。
あなたにとっての学び──脳の働きを根本から覆す、驚愕の新理論
鏡に映った自分を見て、「この中で何が起こっているんだろう？」と思ったことはありませんか？
もちろん、これは反語──誰もが一度は考えたことがあるでしょう。脳は科学だけでなく、人類そのものにとって最大の謎の一つです。何千年もの間、私たちを悩ませてきました。
脳の内部の仕組みを解明しようとしなかったわけではありません。神経科学者たちは、脳について奇妙で素晴らしい観察結果を数多く積み重ねてきました。しかし根本的な疑問は残っています──ニューロンと呼ばれる小さな個々の細胞がどう集まって知性、創造性、そして意識という壮大な劇場を創り出すのか？
そこに登場するのが「千の脳理論」です。それは広大で壮大な理論──生物学者リチャード・ドーキンスが「あまりに爽快で刺激的で、頭の中を大渦巻きに巻き込んで夜も眠れなくなる」と言うほどのものです。
では、しっかり準備してください。この要約では、ジェフ・ホーキンスの『千の脳』をもとに、この理論を説明していきます。
新皮質の謎
まず、脳の構造を視覚化してみましょう。
まず、スパゲッティを茹でているところを想像してください。次に、そのスパゲッティを長さ約2.5ミリの長さに切り、その小さな一片をまるで小さなローマの柱のように真っ直ぐに立ててみましょう。そして、その小さなスパゲッティの柱を15万本も横に並べて、ディナークロスほどの大きさのシートを作ります。ここまではついて来られていますか？
では、あなたが知っていること、あるいは知り得る世界のすべて──これまでに考えたこと、見たこと、聞いたこと、想像したことのすべてが、そのシートの中にあると想像してみてください。
これがあなたの新皮質を象徴しています。新皮質は、しわが寄って折りたたまれた脳組織で、頭蓋内のスペースの約70％を占めています。「新」皮質と呼ばれるのは、比較的最近に進化したと考えられているからです。それは、大脳辺縁系──いわゆる爬虫類脳──のような、より古い脳領域を包み込んでいます。
小さなスパゲッティの一片は、ホーキンスが「皮質コラム」と呼ぶものです。これらのコラムは肉眼では見えません──皮質は大きなシワの寄った一枚のシートにしか見えません──が、顕微鏡で見ると存在します。それらはニューロンがどのようにつながるかのパターンで、神経配線の小さな柱状の構造です。
新皮質は、見る、聞く、触れる、話す、考えることを可能にします。言語を学び、数学をし、水彩画を描き、哲学に思いを巡らせることを可能にします。しかしここに謎があります。これらまったく異なる機能をすべて司っているのに、新皮質はどこもほとんど同じに見えるのです。不思議ですよね？
それだけでなく、他の哺乳類の新皮質ともよく似ています──言葉を話したり、ルービックキューブを解いたり、量子物理学を学んだりできない動物たちの脳とです。
では、どうしてこんなことが可能なのでしょう？ この一種類の脳組織、この反復する構造である皮質コラムが、どうしてこれほど多くの異なることをこなせるのでしょうか？
それが、これから答えようとしている疑問です。
脳は予測マシンである
水槽の中の脳を想像してください。ただの脳で、何にも接続されておらず、完全な暗闇の中に横たわっています。
次に、この脳に何らかの感覚入力を接続します──どこかのカメラからの映像信号で、ニューロンの小さなスパイクによって信号が送られます。
最初は理解不能なこれらの信号を、脳は受け取り、パターンを見つけ始めます──そしてパターンの中のパターンも。やがて、スーパーコンピューターが天気を予測するためにモデルを走らせるように、ビデオ入力をモデル化し、次に何が来るかを予測し始めます。予測が外れるたびに、脳はこのモデルを少し更新し、より良い予測──つまり、次に来る画像についての驚きが少なくなるように──へと洗練させます。
今度は、この脳に両手を接続します。手を使えば、世界を新しい方法で──操作することによって──学ぶことができます。水槽の脳は、見慣れない物体、ホッチキスを手に取ります。それをあらゆる角度から回し、見つめます。その物体を押し下げると、ステープルが飛び出します。蝶番の部分からそれを引き開けると、中には百ものステープルがきれいに一列に並んでいるのが見えます。
もはや脳は、ただ受動的にデータを待っているのではなく、積極的にデータを創り出しているのです。そして常に、この新しいデータを使って、より良く、より洗練され、より正確な世界のモデルを作り上げています。
人間として──いや、生物として！──私たちは生き残るためにモデル化します。モデルは予測を与え、予測は制御をもたらすので、不可欠なのです。
予測とは、例えば「手を伸ばしてこのドアノブをつかみ、時計回りに回して引けば、ドアが開く」というものかもしれません。あるいは「目の前の人に親切にすれば、相手は微笑んで、ポテトを分けてくれるだろう」というものです。
知能とは、世界の正確なモデルを少しずつ生成し、それを使って目的を達成する能力なのです。
そして、これがポイントです。あなたこそが、その水槽の中の脳なのです。あなたが経験する世界は、あなたの新皮質が外の奇妙な世界をモデル化しながら内部で走らせているシミュレーション──幻覚──なのです。あなたの新皮質は本質的に予測マシンであり、機能するモデルを生成して、環境を形作り、生き延びて遺伝子を伝えられるようにしています。
しかし、どうやってこれらのモデルを構築するのでしょう？ この予測エンジンはどのように機能するのでしょうか？ そしてこの洞察は、新皮質の神秘的な構造──15万の皮質コラム──を理解するのにどう役立つのでしょうか？
あなたの分裂した人格
ホーキンスの見解を理解するために、まず神経科学の古い前提──これから覆す前提──をいくつか見てみましょう。
伝統的な見方では、脳には明確な機能モジュールがあるとされています。例えば、感覚からの入力を処理する専用の感覚皮質と、運動を制御する運動皮質があるとします。
この見方では、目、耳、皮膚などから入ってくる生の感覚データは、単純な特徴の形でやってきて、それらが組み合わさって複雑なものになります。目の桿体細胞や錐体細胞からの神経信号は、まず直線のエッジ、曲線のエッジ、小さな色の塊などの単純な形として処理されます。そして、これらの原始的な特徴が、積み木のように組み合わされて、より大きく複雑な心的構造や物体──椅子やテーブルなど、私たちが知っているもの──を作り上げます。
その後、皮質の別の部分がこの感覚情報を処理し、それについて考え、どのような行動を取るべきかを決定して、運動皮質──私たちの筋肉を制御する脳の中枢──に指示を送ります。
しかし、ホーキンスによれば、この伝統的な見解は時代遅れです。神経科学者たちはもはや、脳がこれらの整然とした機能単位に分割されているとは考えていません。代わりに、もっとずっと奇妙なものが見つかっています。なんと、これらの皮質コラム、つまり何千もの小さなスパゲッティの一片は、それぞれが独自の感覚入力への接続と、独自の運動接続を持っているのです。
例えば、網膜に接続され、視覚入力を処理する皮質コラムがあります。しかし、これらの同じコラムは、目の周りの筋肉──目がきょろきょろと動き回って視野を走査するために使う筋肉──にも接続されています。
まるで、これらの皮質コラムの一つひとつ──そして15万個もあることを思い出してください──が、それ自体が小さな脳のようです！ 水槽の中の小さな脳です。独自の世界モデルを含み、独自の感覚と運動の付属品を備えた小さな予測エンジンです。言い換えれば、私たちは何千もの小さな脳を持ち、それぞれが世界を感知し、モデル化し、行動しているのです。
奇妙に聞こえますが、この理論は脳に関する長年の謎のいくつかを説明するのに役立つことがわかりました。そのうちの三つを見てみましょう。
第一に、視覚、聴覚、触覚、言語、抽象的思考など、その驚くほど多様な機能にもかかわらず、新皮質全体に同じ繰り返し構造が見られるという事実です。
第二に、幼い動物を用いた実験では、視神経と聴神経を入れ替えても──目と耳が接続される脳の部位を入れ替えても──動物は比較的よく見たり聞いたりできるように成長するということが示されています。
第三に、脳は驚くほど適応力があり、回復力があります。外傷性脳損傷で皮質の一部が損傷しても、脳は単に損傷周辺の残りの皮質組織を再配線して機能を回復させます。
これらの謎に対する説明はこうです。新皮質は、根本的には独自に特殊化した機能単位に分割されているわけではないのです。むしろ、どの部分も本質的には同じ──同じ種類の回路図を持っているのです。部分が異なるのは、その基本構造ではなく、何に接続されているかという点です。
脳は驚くほど複雑です。そうでなければならないのです。なぜなら、私たちの現実もまた複雑だからです。私たちが扱っているのは、ホッチキスとステープルだけではありません。現実とは、愛、憎しみ、木、花、失敗、シェイクスピア、民主主義、音楽、ヒッグス粒子──思いつく限りのすべてです。
しかし、進化はこの複雑さを、はるかに単純な学習アルゴリズムを実装することによって築き上げたようです。つまり、単一の回路を作り、DNAがそのコピーをたくさん作るようにした──それが各皮質コラムに見られる回路です。
これは脳を理解する上で大きな意味を持ちます。たった一つの皮質コラム──一本の小さなスパゲッティの一片──がどのように機能するかを解明できれば、心とその能力のすべてを理解できるのです。
クレイジーですよね？
では、その中で──15万個のミニ自分の中で──何が起こっているのでしょう？
ホーキンスと彼の研究室は、その答えがあると考えています。
動きの中で考える
認知の基本単位、すべての知能と知覚の基盤となる基本的な構成要素、それは「運動動作の後の感覚入力の予測」です。
つまり、私たちは何かをし、その後に何かを見る──あるいは聞く、感じる、匂いをかぐ、味わう──のです。そして、その「何か」は予想されたものであるか、あるいは予想外のものです。その核心において、認知とは、どの出力がどの入力を生むかを予測する（そしてより良く予測することを学ぶ）ことなのです。
このプロセスが、現実の異なる断片を持つ一つひとつの皮質コラムの内部で起こっていることです。私たちが世界の物体を見たり、聞いたり、触れたりするとき、私たちは運動と感覚に関する一連の情報を得て、それらを関連づけます。
ホッチキスのような物体は、実際には何百もの皮質コラムに同時に保存されています。では、私たちのミニ脳の一つを別のものと区別するものは何でしょうか？
それぞれの皮質コラムは、独自の「参照フレーム」を持っています。参照フレームとは何でしょう？地理的な地図を思い浮かべてください。地図は一種のモデルです。地図には、それが表す特定の領域の特徴に対応する線や色、形があります。しかし、これらすべてのもの、この詳細は、格子──経度と緯度を表す線──の中で起こります。経度と緯度が地図の参照フレームであり、モデル内のすべてがその中で指定される基準の枠組みです。
同様に、すべての皮質コラムは座標系を持っていると考えることができます。ただしこの場合、それは異なる感覚入力の断片──例えば、一本の指先の感覚──と、それらの感覚同士の関係、そして小さな動作の断片との関係に基づいています。
もし誰かがあなたの目隠しをして、コーヒーカップのような馴染みのある物体を手渡したら、おそらく指をその周りに滑らせることでそれが何かを突き止められるでしょう。それは、指の感覚の形を空間で追跡することによって──つまり、空間的な参照フレームを使って指の動きをカップに対して分析することによって行います。
ホーキンスは、この基本的な能力が「グリッド細胞」と呼ばれるメカニズムから進化したと考えています。これは、単純な生物が空間を移動し──環境を地図化し、横断することを可能にしたものです。
そして進化は、この同じマッピングメカニズムを転用して、物体のモデルを保存できるようにしたのです。コーヒーカップに指を這わせるとき、脳は次に指が感じるべきものを予測しています。もし何か予想外のもの、例えば陶器のひび割れを感じたら、脳はそれを記録してモデルを更新します。
指先のコーヒーカップのモデルは、地図の上の領域のようなものです──空間を横切って感じられる感覚の地図です。まるでアリがカップの表面を這い回るのに使える地図のようです。
ところで、あなたの皮質コラムの具合はいかがですか？ スパゲッティが茹ですぎてドロドロになっていませんか？ 大丈夫？ それでは、パズルの最後の二つのピースを見て、仕上げに取りかかりましょう。
脳内の民主主義
私たちが知っているように、脳が扱うのはホッチキスやコーヒーカップだけではありません。では、より高次の認知──言語や数学のようなものはどうでしょう？
ここで使っている材料を思い出してください。動き、感覚、モデル、予測です。そして、これらの予測モデルは、空間を移動するのを助けるために進化した細胞機構を使って機能すると述べました。
それでは、目を閉じて、自宅の中を歩くところを想像してください。おそらくかなりはっきりと描けるでしょう──玄関ドア、それが廊下に開き、それからキッチンへと続く様子を。
想像している間、脳は何をしているのでしょう？ 脳は、保存されたモデルに基づいて、その空間を移動する際に予測される感覚をリハーサルしているのです。あなたは基本的に、脳が自宅について構築したシミュレーションの中を歩いているのです──実際に歩くのと同じです。
そして、どうでしょう？ あらゆる思考、推論、想像は基本的にこのようなものです。それはナビゲーションと横断の一形態です──物理的な文字通りの環境ではなく、概念や特徴の抽象的な空間を快適にハイキングするようなものです。
私たちが経験するすべてのもの──モナ・リザから数学、正義、FOMO（見逃すことへの不安）、レゲトンまで──は、重なり合う参照フレームという同じアーキテクチャを通じて構築されたモデルの一部です。それは、何千もの小さな世界モデルに保存され、使用され、絶えず修正される抽象的な形です。そのことをあなたの新皮質でしっかりと考えてみてください。
そして最後のパズルのピースです。これら15万の小さな断片、これらの現実のモデルが、どのようにして一つの大きなモデルに統合されるのでしょうか？ このいわゆる「心の社会」をどのようにまとめ上げ、協力させるのでしょうか？
もちろん、投票によってです！
実は、各皮質コラムには、長距離にわたって接続されている特定のニューロンがあり、自分のホームコラムからそれて、他のコラムや脳の領域に手を伸ばしています。ホーキンスはこれらを「投票ニューロン」と呼んでいます。
投票ニューロンは、異なる皮質コラムの結果を組み合わせ、処理し、統一された結果に収束させます。あなたがコーヒーカップを触ってそれを認識するとき、それは多数の皮質コラムが「ああ、コーヒーカップだ！」と考え、他の競合する解釈を投票で打ち負かしているからです。
ホーキンスは、あなたの意識的経験──あなたが体験する人生──は、これらの投票ニューロンが票を集計するプロセスであると考えています。それはまさに機能する民主主義ですね。
最終的なまとめ
というわけで、これが「千の脳理論」です。リチャード・ドーキンスのような科学者たちを夜も眠れなくさせる、あまりに衝撃的なアイデアです。
新皮質──脳の思考エンジン──は、皮質コラムと呼ばれるニューロンの繰り返し構造の集合体であり、それは小さなミニ脳です。それらはそれぞれ同じ種類の神経回路に基づいています。つまり、感覚入力の一片をモデル化し、それに作用する能力を持つ予測エンジンです。
それぞれのミニ脳は、特定の参照フレームを中心に組織されており、それは現実の断片をマッピングする座標系のようなものです。思考と推論は、基本的に、この抽象的な物体と概念のシミュレートされた風景を通るナビゲーションです。そして、統一された知覚と行動を作り出すために、皮質コラムは投票に似た収束のプロセスを使います。
シンプルですよね？
