Navzdory událostem zobrazeným v Imitační hře Alan Turing nevynalezl stroj, který během druhé světové války popraskal německé kódy - Polsko ano. Skvělý matematik však vymyslel něco, co ve filmu nikdy nebylo uvedeno: matematický nástroj pro posuzování spolehlivosti informací. Jeho nástroj urychlil práci dešifrování kódovaných zpráv pomocí vylepšených verzí polských strojů.
Související obsah
- Půlnoční snacking je špatný pro váš mozek
- Mozky holubů fungují stejně jako naše
- Děláte lepší rozhodnutí, když máte hlad?
Vědci, kteří studují opice rhesus, nyní zjistili, že mozek také používá tento matematický nástroj, nikoli pro dekódování zpráv, ale pro shromažďování nespolehlivých důkazů pro jednoduchá rozhodnutí. Pro neurologa Columbia University Michael Shadlen a jeho tým toto zjištění podporuje širší myšlenku, že všechna rozhodnutí, která činíme - i zdánlivě iracionální - lze rozdělit na racionální stastické operace. "Myslíme si, že mozek je zásadně racionální, " říká Shadlen.
Německý stroj Enigma, který byl vynalezen v roce 1918, vytvořil substituční šifru výměnou původních písmen ve zprávě za nová a vytvořil to, co vypadalo jako čistě blábol. Aby byla šifra komplikovanější, zařízení mělo uvnitř rotující disky, které se při každém stisknutí klávesy otočily, a změnilo kódování s každým stiskem klávesy. Proces byl tak složitý, že i když byl v ruce stroj Enigma, mohli Němci zprávu dešifrovat pouze tím, že znali počáteční nastavení těchto šifrovacích číselníků.
Německý stroj Enigma, nepřítel druhé světové války. (Walkerova knihovna dějin lidské fantazie) Turing vytvořil algoritmus, který omezil počet možných nastavení, které britské dešifrovací stroje, nazývané bomby, musely každý den testovat. Při práci v tajném zařízení Bletchley Park ve Velké Británii si Turning uvědomil, že je možné zjistit, zda dvě zprávy přicházely od strojů s rotory, které začínaly na stejných pozicích - klíčová informace pro zjištění těchto pozic. Srovnejte dvě kódované zprávy, jedna nad druhou, a šance, že jakákoli dvě písmena budou stejná, je o něco větší, pokud obě zprávy pocházejí ze strojů se stejným počátečním nastavením. Je tomu tak proto, že v němčině, stejně jako v angličtině, bývají některá písmena běžnější a proces šifrování tento vzorec zachoval.
Turingův algoritmus v podstatě zvýšil pravděpodobnost užitečnosti těchto stop. Také to naznačovalo, kdy kumulativní šance byly dost dobré, aby buď přijaly, nebo odmítly, že dvě porovnávané zprávy pocházejí ze strojů se stejnými stavy rotoru. Tento statistický nástroj, nazývaný test sekvenční pravděpodobnosti, se ukázal jako optimální řešení problému. Ušetřilo to čas tím, že umožnilo Bletchleyovým kódovatelům kódů rozhodnout, zda jsou dvě zprávy užitečné při pohledu na co nejmenší možný počet písmen. Turning nebyl jediným matematikem, který tajně pracoval na této myšlence. Abraham Wald na Kolumbijské univerzitě ji použil v roce 1943, aby zjistil, kolik bomb muselo americké námořnictvo vyhodit do vzduchu, aby si bylo jistě, že před dodáním nebyla vadná dávka munice.
Nyní Shadlen zjistil, že lidé a jiná zvířata by mohli použít podobnou strategii, aby získali nejistou informaci. Řešení nejistoty je důležité, protože jen málo rozhodnutí je založeno na naprosto spolehlivých důkazech. Představte si, že v noci v dešti jdete po klikaté ulici. Musíte si vybrat, zda chcete kolo otáčet doleva nebo doprava. Ale kolik můžete věřit slabým koncovým světlům automobilu v neznámé vzdálenosti před námi, temné linii stromu s jeho matoucím tvarem nebo stěží viditelným značkám pruhu? Jak tyto informace spojíte, abyste zůstali na silnici?
Opice v Shadlenově laboratoři čelily podobně obtížnému rozhodnutí. Na monitoru počítače viděli dvě tečky a pokusili se získat lahůdku výběrem toho správného. Tvary, které na obrazovce blikaly jeden po druhém, naznačovaly odpověď. Když se například objevil symbol Pac-Man, levá tečka byla pravděpodobně, ale ne jistě, správná odpověď. Naproti tomu pětiúhelník upřednostňoval pravou tečku. Hra skončila, když se opice rozhodla, že viděla dost tvarů, které by mohly uhodnout odhad tím, že obrátí oči k jedné z teček.
Boční intraparietální kůra, část mozku měřená v této studii, se nachází v parietálním laloku. (Obrázek s laskavým svolením Národního institutu pro stárnutí / Národní zdravotnické ústavy) Existuje mnoho strategií, které mohly být použity k výběru správné tečky. Opice mohla věnovat pozornost pouze nejlepším vodítkům a ostatní ignorovat. Nebo si lze jednoduše vybrat po určitém čase, bez ohledu na to, jak jistá byla opice ohledně důkazů, které do té doby viděla.
Ve skutečnosti se stalo nahromadění informací v mozku, protože zvíře posoudilo spolehlivost každého tvaru a přičítalo je k celkovému běhu. Shadlen toto nahromadění sledoval bezbolestným vkládáním elektrod do mozku opic. Důsledky s vysokou pravděpodobností vyvolaly velké skoky v mozkové činnosti, zatímco slabší stopy vedly k malým skokům. Zdálo se, že rozhodnutí byla učiněna, když aktivita ve prospěch levého nebo pravého překročila určitou prahovou hodnotu - podobně jako výsledky Turingova algoritmu.
"Zjistili jsme, že mozek dospěl k rozhodnutí způsobem, který by vyhověl statistikům, " říká Shadlen, jehož tým zveřejní výsledky v nadcházejícím vydání časopisu Neuron.
Jan Drugowitsch, neurovědec na Ecole Normale Supérieure v Paříži, souhlasí. "Je to velmi silný případ, že se mozek opravdu snaží dodržovat tu popsanou strategii, " říká. Mohou však být složitější rozhodnutí, jako například kam jít na vysokou školu nebo koho vzít, na jednoduchou statistickou strategii?
"Nevíme, že výzvy, kterým mozek čelí při řešení velkých problémů, jsou úplně stejné jako výzvy v jednodušších rozhodnutích, " říká Joshua Gold, neurovědec na University of Pennsylvania School of Medicine. "Právě teď je to čistě domněnka, že mechanismy, které studujeme v laboratoři, nesou rozhodnutí vyšší úrovně."
