Daniel Wolpert: The real reason for brains

Tłumaczenie: Agata Leśnicka Korekta: Rysia Wand

I'm a neuroscientist.

Jestem neurobiologiem.

And in neuroscience,

W neurobiologii

we have to deal with many difficult questions about the brain.

stajemy wobec wielu trudnych pytań nt. mózgu.

But I want to start with the easiest question

Chcę zacząć od najłatwiejszego pytania,

and the question you really should have all asked yourselves at some point in your life,

które każdy powinien sobie kiedyś zadać,

because it's a fundamental question

ponieważ jest to pytanie fundamentalne,

if we want to understand brain function.

jeśli chcemy zrozumieć funkcję mózgu.

And that is, why do we and other animals

Brzmi ono: dlaczego my i inne zwierzęta

have brains?

mamy mózgi?

Not all species on our planet have brains,

Nie wszystkie gatunki mają mózgi,

so if we want to know what the brain is for,

więc jeśli chcemy wiedzieć po co jest mózg,

let's think about why we evolved one.

pomyślmy, po co powstał w toku ewolucji.

Now you may reason that we have one

Możecie pomyśleć, że mamy go,

to perceive the world or to think,

by postrzegać świat lub myśleć,

and that's completely wrong.

a to kompletnie nie tak.

If you think about this question for any length of time,

Jeśli się nad tym dłużej zastanowić,

it's blindingly obvious why we have a brain.

staje się oczywiste, po co nam mózg.

We have a brain for one reason and one reason only,

Mamy mózg z jednego, jedynego powodu:

and that's to produce adaptable and complex movements.

do wykonywania przystosowawczych, złożonych ruchów.

There is no other reason to have a brain.

Nie ma innego powodu posiadania mózgu.

Think about it.

Pomyślcie o tym.

Movement is the only way you have

Ruch to jedyny sposób,

of affecting the world around you.

w jaki możemy wpływać na świat.

Now that's not quite true. There's one other way, and that's through sweating.

Może nie do końca. Można też przez pocenie się.

But apart from that,

Ale oprócz tego

everything else goes through contractions of muscles.

wszystko inne zachodzi dzięki skurczom mięśni.

So think about communication --

Pomyślcie o porozumiewaniu się,

speech, gestures, writing, sign language --

mowie, gestach, piśmie, języku migowym,

they're all mediated through contractions of your muscles.

wszystkie zachodzą dzięki skurczom mięśni.

So it's really important to remember

Musimy więc pamiętać,

that sensory, memory and cognitive processes are all important,

że zmysły, pamięć i procesy poznawcze są ważne,

but they're only important

ale ważne tylko na tyle,

to either drive or suppress future movements.

na ile wywołują albo hamują przyszłe ruchy.

There can be no evolutionary advantage

Niewiele korzyści ewolucyjnych płynie

to laying down memories of childhood

ze wspomnień z dzieciństwa

or perceiving the color of a rose

lub postrzegania koloru róży,

if it doesn't affect the way you're going to move later in life.

jeśli nie wpływają na późniejszy sposób poruszania się.

Now for those who don't believe this argument,

Dla tych, którzy nie wierzą w ten argument,

we have trees and grass on our planet without the brain,

drzewa i trawa na naszej planecie nie mają mózgu,

but the clinching evidence is this animal here --

ale najdobitniejszym dowodem jest to zwierzę:

the humble sea squirt.

skromna żachwa.

Rudimentary animal, has a nervous system,

Prymitywne zwierzę, ma układ nerwowy,

swims around in the ocean in its juvenile life.

z początku pływa w oceanie.

And at some point of its life,

W pewnym momencie

it implants on a rock.

przyczepia się do skały,

And the first thing it does in implanting on that rock, which it never leaves,

której już nigdy nie opuszcza.

is to digest its own brain and nervous system

I natychmiast trawi własny mózg i układ nerwowy.

for food.

I natychmiast trawi własny mózg i układ nerwowy.

So once you don't need to move,

Kiedy nie trzeba się ruszać,

you don't need the luxury of that brain.

mózg staje się zbyteczny.

And this animal is often taken

Żachwa często służy jako analogia do tego,

as an analogy to what happens at universities

co dzieje się na uniwersytetach,

when professors get tenure,

kiedy profesorowie dostają stały etat,

but that's a different subject.

ale to inny temat.

(Applause)

(Brawa)

So I am a movement chauvinist.

Jestem ruchowym szowinistą.

I believe movement is the most important function of the brain --

Wierzę, że ruch jest najważniejszą funkcją mózgu

don't let anyone tell you that it's not true.

i nie dajcie sobie wmówić inaczej.

Now if movement is so important,

Skoro ruch jest tak ważny,

how well are we doing

to czy dobrze rozumiemy,

understanding how the brain controls movement?

jak mózg kontroluje ruchy?

And the answer is we're doing extremely poorly; it's a very hard problem.

Odpowiedź brzmi: bardzo źle.

But we can look at how well we're doing

Można ocenić naszą wiedzę

by thinking about how well we're doing building machines

na przykładzie budowania maszyn,

which can do what humans can do.

które mogą naśladować ludzi.

Think about the game of chess.

Pomyślcie o grze w szachy.

How well are we doing determining what piece to move where?

Jak idzie nam decyzja którym pionkiem ruszyć?

If you pit Garry Kasparov here, when he's not in jail,

Jeśli Gary Kasparov nie siedzi akurat w więzieniu

against IBM's Deep Blue,

i gra przeciwko Deep Blue IBM,

well the answer is IBM's Deep Blue will occasionally win.

Deep Blue IBM czasami wygra.

And I think if IBM's Deep Blue played anyone in this room, it would win every time.

Sądzę, że Deep Blue IBM wygrałby z każdym na sali.

That problem is solved.

Ten problem jest rozwiązany.

What about the problem

A co z problemem

of picking up a chess piece,

podnoszenia pionka szachowego,

dexterously manipulating it and putting it back down on the board?

manipulowania nim i odstawiania na szachownicę?

If you put a five year-old child's dexterity against the best robots of today,

Prównując zręczność 5-latka z najlepszymi robotami

the answer is simple:

odpowiedź jest prosta:

the child wins easily.

dziecko wygrywa z łatwością.

There's no competition at all.

W ogóle nie ma porównania.

Now why is that top problem so easy

Dlaczego problem na górze jest taki łatwy,

and the bottom problem so hard?

a ten na dole taki trudny?

One reason is a very smart five year-old

Otóż bardzo bystry pięciolatek

could tell you the algorithm for that top problem --

mógłby podać algorytm dla problemu na górze:

look at all possible moves to the end of the game

spójrz na wszystkie możliwe ruchy do końca gry

and choose the one that makes you win.

i wybierz ten, dzięki któremu wygrasz.

So it's a very simple algorithm.

To bardzo prosty algorytm.

Now of course there are other moves,

Oczywiście są inne ruchy,

but with vast computers we approximate

ale z wielkimi komputerami zaokrąglamy

and come close to the optimal solution.

i zbliżamy się do optymalnego rozwiązania.

When it comes to being dexterous,

Jeśli chodzi o zręczność,

it's not even clear what the algorithm is you have to solve to be dexterous.

nie wiemy nawet, jaki algorytm nią kieruje.

And we'll see you have to both perceive and act on the world,

Świat należy zarówno postrzegać jak i na niego oddziaływać.

which has a lot of problems.

co pociąga za sobą wiele trudności.

But let me show you cutting-edge robotics.

Pozwólcie, że pokażę przełomową robotykę.

Now a lot of robotics is very impressive,

Wiele rzeczy w robotyce robi wielkie wrażenie,

but manipulation robotics is really just in the dark ages.

ale robotyka manipulacji jest bardzo zacofana.

So this is the end of a Ph.D. project

Oto koniec projektu doktorskiego

from one of the best robotics institutes.

z jednego z najlepszych instytutów robotyki.

And the student has trained this robot

Student nauczył tego robota

to pour this water into a glass.

nalewania wody do szklanki.

It's a hard problem because the water sloshes about, but it can do it.

To trudne, bo woda się przelewa, ale daje radę.

But it doesn't do it with anything like the agility of a human.

Jednak nie robi tego ze zręcznością człowieka.

Now if you want this robot to do a different task,

Żeby robot wykonał inne zadanie,

that's another three-year Ph.D. program.

potrzebny jest inny trzyletni program doktorski.

There is no generalization at all

W ogóle nie ma w robotyce uogólniania

from one task to another in robotics.

z jednego zadania do innego.

Now we can compare this

Możemy to porównać

to cutting-edge human performance.

do przełomowych dokonań człowieka.

So what I'm going to show you is Emily Fox

Chcę wam pokazać Emily Fox

winning the world record for cup stacking.

bijącą światowy rekord w ustawianiu kubków.

Now the Americans in the audience will know all about cup stacking.

Widzowie z USA wiedzą wszystko o ustawianiu kubków.

It's a high school sport

To sport ze szkoły średniej,

where you have 12 cups you have to stack and unstack

mamy 12 kubków, które trzeba poprzestawiać

against the clock in a prescribed order.

na czas w ustalonym porządku.

And this is her getting the world record in real time.

Oto światowy rekord w czasie rzeczywistym.

(Laughter)

(Śmiech)

(Applause)

(Oklaski)

And she's pretty happy.

I jest całkiem szczęśliwa.

We have no idea what is going on inside her brain when she does that,

Nie mamy pojęcia, co się wtedy dzieje w jej mózgu,

and that's what we'd like to know.

a chcielibyśmy wiedzieć.

So in my group, what we try to do

Moja grupa zajmuje się wsteczną inżynierią tego,

is reverse engineer how humans control movement.

w jaki sposób ludzie kontrolują ruchy.

And it sounds like an easy problem.

Brzmi to jak łatwy problem.

You send a command down, it causes muscles to contract.

Wysyłamy polecenie, które powoduje skurcz męśni.

Your arm or body moves,

Porusza się ramię lub ciało,

and you get sensory feedback from vision, from skin, from muscles and so on.

dostajemy informację zwrotną od wzroku, skóry, mięśni itd.

The trouble is

Problem polega na tym,

these signals are not the beautiful signals you want them to be.

że te sygnały nie są tak piękne, jak byśmy chcieli.

So one thing that makes controlling movement difficult

Kontrola ruchu jest trudna,

is, for example, sensory feedback is extremely noisy.

bo sensoryczne sprzężenie zwrotne jest bardzo głośne.

Now by noise, I do not mean sound.

Nie mam tu na myśli dźwięku.

We use it in the engineering and neuroscience sense

Używamy tego pojęcia w inżynierii i neurobiologii

meaning a random noise corrupting a signal.

mając na myśli hałas zakłócający sygnał.

So the old days before digital radio when you were tuning in your radio

W czasach przed radiem cyfrowym, włączając radio

and you heard "crrcckkk" on the station you wanted to hear,

słyszało się "crrcckkk" w stacji, której chcieliśmy słuchać,

that was the noise.

to był ten hałas.

But more generally, this noise is something that corrupts the signal.

Ale bardziej ogólnie: ten hałas zakłóca sygnał.

So for example, if you put your hand under a table

Np. jeśli podłożycie rękę pod blatem

and try to localize it with your other hand,

i spróbujecie zlokalizować ją drugą ręką,

you can be off by several centimeters

możecie chybić o kilka centymetrów

due to the noise in sensory feedback.

z powodu hałasu w dotykowym sprzężeniu zwrotnym.

Similarly, when you put motor output on movement output,

Nakładanie się motoryki na ruch

it's extremely noisy.

jest to także bardzo głośne.

Forget about trying to hit the bull's eye in darts,

Nie chodzi o trafienie w środek tarczy,

just aim for the same spot over and over again.

celujcie tylko ciągle w to samo miejsce.

You have a huge spread due to movement variability.

Powstanie duży rozrzut z powodu zmienności ruchu.

And more than that, the outside world, or task,

Ponadto, świat zewnętrzny, czyli zadanie,

is both ambiguous and variable.

jest zarówno dwuznaczny jak i zmienny.

The teapot could be full, it could be empty.

Czajniczek może być pełny, może być pusty.

It changes over time.

Zmienia się to z czasem.

So we work in a whole sensory movement task soup of noise.

Pracujemy w całej tej zupie hałasu.

Now this noise is so great

Hałas jest tak wielki,

that society places a huge premium

że społeczeństwo bardzo docenia tych,

on those of us who can reduce the consequences of noise.

którzy umieją zmniejszyć konsekwencje hałasu.

So if you're lucky enough to be able to knock a small white ball

Jeśli uda ci się trafić małą białą piłeczką

into a hole several hundred yards away using a long metal stick,

do odległej dziurki przy użyciu długiego metalowego kija,

our society will be willing to reward you

społeczeństwo chętnie cię wynagrodzi

with hundreds of millions of dollars.

setkami milionów dolarów.

Now what I want to convince you of

Chcę was przekonać,

is the brain also goes through a lot of effort

że mózg także dokłada wielu starań,

to reduce the negative consequences

by zmniejszyć negatywne konsekwencje

of this sort of noise and variability.

tego rodzaju hałasu i zmienności.

And to do that, I'm going to tell you about a framework

Opowiem o schemacie, który od 50 lat

which is very popular in statistics and machine learning of the last 50 years

jest bardzo popularny w statystyce i uczeniu maszyn.

called Bayesian decision theory.

To teoria podejmowania decyzji Bayesa.

And it's more recently a unifying way

Od niedawna stosuje się ją do analizy tego,

to think about how the brain deals with uncertainty.

jak mózg radzi sobie z niepewnością.

And the fundamental idea is you want to make inferences and then take actions.

Z zasady wolimy najpierw wnioskować, a potem działać.

So let's think about the inference.

Pomyślmy więc o wnioskowaniu.

You want to generate beliefs about the world.

Chcecie tworzyć poglądy o świecie.

So what are beliefs?

Czym są te przekonania?

Beliefs could be: where are my arms in space?

Np. gdzie w przestrzeni są moje ręce?

Am I looking at a cat or a fox?

Czy patrzę na kota czy lisa?

But we're going to represent beliefs with probabilities.

Chcemy pokazać przekonania za pomocą prawdopodobieństw.

So we're going to represent a belief

Przedstawimy przekonanie

with a number between zero and one --

jako liczbę między 0 a 1:

zero meaning I don't believe it at all, one means I'm absolutely certain.

0 znaczy "nie wierzę", a 1 - "jestem pewien".

And numbers in between give you the gray levels of uncertainty.

Liczby pośrednie dają szary obszar niepewności.

And the key idea to Bayesian inference

Wnioskowanie Bayesa polega na tym,

is you have two sources of information

że masz dwa źródła informacji,

from which to make your inference.

z których wyciągasz wnioski.

You have data,

Masz dane, które w neurobiologii

and data in neuroscience is sensory input.

są czuciowymi danymi wejściowymi.

So I have sensory input, which I can take in to make beliefs.

Przetwarzam dane sensoryczne na przekonania.

But there's another source of information, and that's effectively prior knowledge.

Jest jeszcze jedno źródło informacji: wcześniejsza wiedza.

You accumulate knowledge throughout your life in memories.

Akumulujemy wiedzę przez całe życie we wspomnieniach.

And the point about Bayesian decision theory

Teoria decyzji Bayesa

is it gives you the mathematics

daje podstawę matematyczną

of the optimal way to combine

dla optymalnego sposobu połączenia

your prior knowledge with your sensory evidence

wcześniejszej wiedzy z doznaniami zmysłowymi

to generate new beliefs.

by tworzyć nowe przekonania.

And I've put the formula up there.

Zamieściłem tutaj wzór.

I'm not going to explain what that formula is, but it's very beautiful.

Nie będę go tłumaczył, ale jest bardzo piękny.

And it has real beauty and real explanatory power.

Ma prawdziwe piękno i prawdziwą moc wyjaśniającą.

And what it really says, and what you want to estimate,

Mówi o tym, co chcemy określić,

is the probability of different beliefs

czyli o prawdopodobieństwie różnych przekonań,

given your sensory input.

w zależności od odczuć zmysłowych.

So let me give you an intuitive example.

Podam intuicyjny przykład.

Imagine you're learning to play tennis

Wyobraź sobie, że uczysz się gry w tenisa

and you want to decide where the ball is going to bounce

i chcesz zdecydować, gdzie odbije się piłka

as it comes over the net towards you.

lecąca nad siatką w twoją stronę.

There are two sources of information

Są dwa źródła informacji,

Bayes' rule tells you.

mówi reguła Bayesa.

There's sensory evidence -- you can use visual information auditory information,

Są dane czuciowe: informacje wzrokowe, słuchowe

and that might tell you it's going to land in that red spot.

co może pozwolić na trafienie w czerwone pole.

But you know that your senses are not perfect,

Jednak wiadomo, że zmysły nie są idealne,

and therefore there's some variability of where it's going to land

i mamy pewną zmienność co do miejsca lądowania piłki,

shown by that cloud of red,

pokazane przez tę czerwoną chmurę,

representing numbers between 0.5 and maybe 0.1.

reprezentująca liczby między 0,5 i 0,1.

That information is available in the current shot,

Ta informacja jest dostępna w bieżącym serwie,

but there's another source of information

ale jest jeszcze inne źródło informacji,

not available on the current shot,

niedostępne w bieżącym serwie,

but only available by repeated experience in the game of tennis,

ale dostępne przez wielokrotne doświadczenie gry w tenisa,

and that's that the ball doesn't bounce

mianowicie, że piłka nie odbija się od kortu

with equal probability over the court during the match.

z jednakowym prawdopodobieństwem.

If you're playing against a very good opponent,

Bardzo dobry przeciwnik

they may distribute it in that green area,

może ją odbić na to zielone pole,

which is the prior distribution,

które oznacza uprzenie rozmieszczenie

making it hard for you to return.

sprawiając, że piłkę trudno odbić.

Now both these sources of information carry important information.

Oba źródła informacji niosą ważne dane.

And what Bayes' rule says

Wg. reguły Bayesa powinienem pomnożyć

is that I should multiply the numbers on the red by the numbers on the green

liczby na czerwonym przez numery na zielonym,

to get the numbers of the yellow, which have the ellipses,

by otrzymać liczby na żółtym, które mają elipsy,

and that's my belief.

czyli moje przekonanie.

So it's the optimal way of combining information.

Jest to optymalny sposób łączenia informacji.

Now I wouldn't tell you all this if it wasn't that a few years ago,

Nie mówiłbym o tym, gdybyśmy kilka lat temu

we showed this is exactly what people do

nie wykazali, że właśnie tak robią ludzie

when they learn new movement skills.

podczas nauki nowych umiejętności ruchowych.

And what it means

I oznacza to,

is we really are Bayesian inference machines.

że naprawdę wnioskujemy zgodnie z reguła Bayesa.

As we go around, we learn about statistics of the world and lay that down,

Uczymy się statystyki świata i zapamiętujemy to,

but we also learn

ale uczymy się także,

about how noisy our own sensory apparatus is,

jak hałaśliwe są nasze narządy czuciowe,

and then combine those

co łączymy potem

in a real Bayesian way.

w naprawdę bayesowski sposób.

Now a key part to the Bayesian is this part of the formula.

Sednem reguły Bayesa jest ta część wzoru.

And what this part really says

która mówi, że muszę przewidzieć prawdopodobieństwo

is I have to predict the probability

która mówi, że muszę przewidzieć prawdopodobieństwo

of different sensory feedbacks

różnych czuciowych informacji zwrotnych

given my beliefs.

wziąwszy pod uwagę moje przekonania.

So that really means I have to make predictions of the future.

W zasadzie: muszę przewidywać przyszłość.

And I want to convince you the brain does make predictions

Chcę was przekonać, że mózg przewiduje,

of the sensory feedback it's going to get.

jaka czuciową informację zwrotną otrzyma.

And moreover, it profoundly changes your perceptions

Ponadto głęboko zmienia postrzeganie

by what you do.

przez to, co robisz.

And to do that, I'll tell you

W tym celu opowiem o tym,

about how the brain deals with sensory input.

jak mózg radzi sobie z wejściem czuciowym.

So you send a command out,

Wysyłacie polecenie,

you get sensory feedback back,

otrzymujecie czuciową informację zwrotną,

and that transformation is governed

To przekształcenie podlega fizyce ciała

by the physics of your body and your sensory apparatus.

i mechanizmowi czuciowemu.

But you can imagine looking inside the brain.

Wyobraźmy sobie, że zaglądamy do mózgu.

And here's inside the brain.

A to wnętrze mózgu.

You might have a little predictor, a neural simulator,

Możecie mieć mały predyktor, neuronalny symulator,

of the physics of your body and your senses.

fizyki naszego ciała i zmysłów.

So as you send a movement command down,

Wysyłając polecenie ruchu,

you tap a copy of that off

kopiujecie je

and run it into your neural simulator

i zamieniacie w neuronalny symulator,

to anticipate the sensory consequences of your actions.

by przewidzieć czuciowe konsekwencje czynów.

So as I shake this ketchup bottle,

Kiedy potrząsam butelką keczupu,

I get some true sensory feedback as the function of time in the bottom row.

odbieram czuciową informację zwrotną jako funkcję czasu w dolnej linijce.

And if I've got a good predictor, it predicts the same thing.

Dobry predyktor przewidzi to samo.

Well why would I bother doing that?

Po co sobie tym zawracać głowę?

I'm going to get the same feedback anyway.

Przecież dostanę tą samą informację zwrotną.

Well there's good reasons.

Jest na to dobry powód.

Imagine, as I shake the ketchup bottle,

Powiedzmy, że gdy trzęsę butelką keczupu,

someone very kindly comes up to me and taps it on the back for me.

ktoś uprzejmie podchodzi i puka ją w denko.

Now I get an extra source of sensory information

Mam dodatkowe źródło informacji sensorycznych

due to that external act.

z powodu tego zewnętrznego wydarzenia.

So I get two sources.

Więc mam dwa źródła.

I get you tapping on it, and I get me shaking it,

Mam czyjeś pukanie i swoje potrząsanie,

but from my senses' point of view,

ale z punktu widzenia moich zmysłów,

that is combined together into one source of information.

jest to połączone w jedno źródło informacji.

Now there's good reason to believe

Przypuszczam, że chcielibyście odróżniać

that you would want to be able to distinguish external events from internal events.

wydarzenia zewnętrzne od wewnętrznych.

Because external events are actually much more behaviorally relevant

Wydarzenia zewnętrzne mają większy wpływ na zachowanie,

than feeling everything that's going on inside my body.

niż odczuwanie wszystkich procesów wewnątrz ciała.

So one way to reconstruct that

Można to np. odtworzyć

is to compare the prediction --

przez porównanie przewidywania

which is only based on your movement commands --

opartego tylko na poleceniach ruchu

with the reality.

z rzeczywistością.

Any discrepancy should hopefully be external.

Wszelka rozbieżność powinna pochodzić z zewnątrz.

So as I go around the world,

Kiedy chodzę po świecie,

I'm making predictions of what I should get, subtracting them off.

przewiduję wyniki odejmując rozbieżności.

Everything left over is external to me.

To co zostaje uznaję za zewnętrzne.

What evidence is there for this?

Jakie są na to dowody?

Well there's one very clear example

Jest przykład wielkiej różnicy

where a sensation generated by myself feels very different

między odczuciem spowodowanym przeze mnie

then if generated by another person.

a odczuciem spowodowanym przez kogoś innego.

And so we decided the most obvious place to start

Uznaliśmy, że najlepiej będzie zacząć od łaskotania.

was with tickling.

Uznaliśmy, że najlepiej będzie zacząć od łaskotania.

It's been known for a long time, you can't tickle yourself

Wiadomo, że nie można się samemu połaskotać tak,

as well as other people can.

jak łaskoczą nas inni ludzie.

But it hasn't really been shown, it's because you have a neural simulator,

Jednak nie pokazano, że powodem jest neuronalny symulator,

simulating your own body

symulujący nasze własne ciało

and subtracting off that sense.

i odejmujący to odczucie.

So we can bring the experiments of the 21st century

Możemy prowadzić eksperymenty XXI wieku

by applying robotic technologies to this problem.

dzięki użyciu technologii robotycznych.

And in effect, what we have is some sort of stick in one hand attached to a robot,

Badany trzyma rodzaj patyka podłączonego do robota

and they're going to move that back and forward.

i porusza nim w przód i w tył.

And then we're going to track that with a computer

Śledzimy to drugim komputerem

and use it to control another robot,

kontrolującym kolejny komputer,

which is going to tickle their palm with another stick.

który będzie łaskotał drugą dłoń innym patykiem.

And then we're going to ask them to rate a bunch of things

A potem poprosimy ich o ocenę kilku rzeczy,

including ticklishness.

łącznie z łaskotkami.

I'll show you just one part of our study.

Pokażę tylko jedną część naszego badania.

And here I've taken away the robots,

Zabrałem roboty.

but basically people move with their right arm sinusoidally back and forward.

Badani poruszają prawą ręką sinusoidalne w przód i tył.

And we replay that to the other hand with a time delay.

Odtwarzamy to drugiej ręce z opóźnieniem czasowym.

Either no time delay,

Jeśli nie ma opóźnienia,

in which case light would just tickle your palm,

światło tylko połaskocze dłoń,

or with a time delay of two-tenths of three-tenths of a second.

albo z opóźnieniem 0,2 lub 0,3 sekundy.

So the important point here

Prawa ręka zawsze robi to samo: ruch sinusoidalny.

is the right hand always does the same things -- sinusoidal movement.

Prawa ręka zawsze robi to samo: ruch sinusoidalny.

The left hand always is the same and puts sinusoidal tickle.

Lewa ręka jest zawsze łaskotana sinusoidalnie.

All we're playing with is a tempo causality.

Manipulujemy tylko z zależnością czasową.

And as we go from naught to 0.1 second,

Kiedy przyspieszamy od 0 do 0,1 sekundy

it becomes more ticklish.

łaskocze bardziej.

As you go from 0.1 to 0.2,

Między 0,1 a 0,2 sekundy

it becomes more ticklish at the end.

łaskocze tym bardziej, im większe opóźnienie.

And by 0.2 of a second,

Powyżej 0,2 sekundy

it's equivalently ticklish

łaskotliwość jest taka sama jak wtedy,

to the robot that just tickled you without you doing anything.

gdy robot zrobił to bez aktywności badanego.

So whatever is responsible for this cancellation

Cokolwiek odpowiada za to anulowanie,

is extremely tightly coupled with tempo causality.

jest ściśle związane z przyczynowością czasową.

And based on this illustration, we really convinced ourselves in the field

Dzięki temu przekonaliśmy się w praktyce,

that the brain's making precise predictions

że mózg tworzy precyzyjne przewidywania

and subtracting them off from the sensations.

i odejmuje je od odczuć.

Now I have to admit, these are the worst studies my lab has ever run.

To najgorsze z moich badań.

Because the tickle sensation on the palm comes and goes,

Ponieważ swędzenie dłoni pojawia się i znika,

you need large numbers of subjects

trzeba dużej ilości badanych

with these stars making them significant.

z tymi gwiazdkami oznaczającymi istotność statystyczną.

So we were looking for a much more objective way

Szukaliśmy obiektywniejszej drogi

to assess this phenomena.

do oceny tych zjawisk.

And in the intervening years I had two daughters.

W międzyczasie urodziły mi się dwie córki.

And one thing you notice about children in backseats of cars on long journeys,

Podczas długich podróży na tylnym siedzeniu

they get into fights --

dzieci zaczynają się kłócić.

which started with one of them doing something to the other, the other retaliating.

Jedna robi coś drugiej, druga się mści.

It quickly escalates.

Szybko się to zaostrza.

And children tend to get into fights which escalate in terms of force.

Kłótnie dzieci zaostrzają się pod względem siły.

Now when I screamed at my children to stop,

Kiedy krzyczałem, by przestały,

sometimes they would both say to me

czasem obie mówiły mi,

the other person hit them harder.

że ta druga uderzyła mocniej.

Now I happen to know my children don't lie,

Wiem, że moje dzieci nie kłamią,

so I thought, as a neuroscientist,

więc jako neurobiolog pomyślałem,

it was important how I could explain

że muszę wyjaśnić,

how they were telling inconsistent truths.

dlaczego ich prawdy nie przystają do siebie.

And we hypothesize based on the tickling study

Wysnuliśmy hipotezę z badań o łaskotaniu,

that when one child hits another,

że kiedy jedno dziecko bije drugie,

they generate the movement command.

generuje polecenie ruchu.

They predict the sensory consequences and subtract it off.

Dzieci przewidują czuciowe konsekwencje i odejmują je.

So they actually think they've hit the person less hard than they have --

Czyli wydaje im się, że uderzają słabiej niż w rzeczywistości,

rather like the tickling.

tak jak przy łaskotaniu.

Whereas the passive recipient

Bierny odbiorca tego nie przewiduje

doesn't make the prediction, feels the full blow.

i odczuwa pełny cios.

So if they retaliate with the same force,

Jeśli oddaje z tą samą siłą,

the first person will think it's been escalated.

pierwsza osoba pomyśli, że dostała mocniej.

So we decided to test this in the lab.

Postanowiliśmy to sprawdzić w laboratorium.

(Laughter)

(Śmiech)

Now we don't work with children, we don't work with hitting,

Nie pracujemy z dziećmi, nie stosujemy bicia,

but the concept is identical.

ale koncepcja jest identyczna.

We bring in two adults. We tell them they're going to play a game.

Wprowadzamy dwóch dorosłych. Mówimy im, że zagrają w grę.

And so here's player one and player two sitting opposite to each other.

Gracz nr 1 i nr 2 siedzą naprzeciwko siebie.

And the game is very simple.

A gra jest bardzo prosta.

We started with a motor

Zaczęliśmy od silniczka

with a little lever, a little force transfuser.

z małą dźwignią, małym przekaźnikiem siły.

And we use this motor to apply force down to player one's fingers

Silniczek pomaga naciskać palce gracza nr 1

for three seconds and then it stops.

na trzy sekundy, a potem się zatrzymuje.

And that player's been told, remember the experience of that force

Gracz miał zapamiętać odczucie tej siły

and use your other finger

i użyć drugiego palca

to apply the same force

by przyłożyć tą samą siłę

down to the other subject's finger through a force transfuser -- and they do that.

do palca gracza nr 2 przez przekaźnik siły.

And player two's been told, remember the experience of that force.

Graczowi nr 2 kazano zapamiętać odczucie tej siły.

Use your other hand to apply the force back down.

Ma użyć drugiej ręki by znów przyłożyć siłę.

And so they take it in turns

Na zmianę przykładają siłę

to apply the force they've just experienced back and forward.

której właśnie doświadczyli.

But critically,

Co bardzo ważne,

they're briefed about the rules of the game in separate rooms.

zasady gry dostają w osobnych pokojach.

So they don't know the rules the other person's playing by.

Nie znają reguł, wg których gra druga osoba.

And what we've measured

Mierzyliśmy siłę jako funkcję rund.

is the force as a function of terms.

Mierzyliśmy siłę jako funkcję rund.

And if we look at what we start with,

I jeśli spojrzymy na początek,

a quarter of a Newton there, a number of turns,

ćwierć niutona tutaj, kilka rund,

perfect would be that red line.

ideałem byłaby ta czerwona linia.

And what we see in all pairs of subjects is this --

U wszystkich par badanych

a 70 percent escalation in force

widać zwiększenie siły o 70%

on each go.

w każdej rundzie.

So it really suggests, when you're doing this --

Takie wyniki sugerują,

based on this study and others we've done --

na podstawie tego i innych naszych badań,

that the brain is canceling the sensory consequences

że mózg wyklucza czuciowe konsekwencje

and underestimating the force it's producing.

i nie docenia siły, którą wytwarza.

So it re-shows the brain makes predictions

Więc znów pokazuje to, że mózg robi przewidywania

and fundamentally changes the precepts.

i znacznie zmienia polecenia.

So we've made inferences, we've done predictions,

Wywoływalismy zakłócenia, przewidywaliśmy,

now we have to generate actions.

teraz musimy stworzyć działanie.

And what Bayes' rule says is, given my beliefs,

Reguła Bayesa mówi, na podstawie moich przekoanń,

the action should in some sense be optimal.

działanie w pewnym sensie powinno być optymalne.

But we've got a problem.

Ale mamy problem.

Tasks are symbolic -- I want to drink, I want to dance --

Zadania są symboliczne: chcę pić, chcę tańczyć,

but the movement system has to contract 600 muscles

ale układ ruchowy musi kurczyć 600 mieśni

in a particular sequence.

w określonej kolejności.

And there's a big gap

I jest duża rozbieżność

between the task and the movement system.

między zadaniem i układem ruchowy.

So it could be bridged in infinitely many different ways.

Można to połączyć na nieskończenie wiele sposobów.

So think about just a point to point movement.

Pomyślcie tylko o ruchu z punktu do punktu.

I could choose these two paths

Mógłbym wybrać te dwie ścieżki

out of an infinite number of paths.

z nieskończonej liczby ścieżek.

Having chosen a particular path,

Po wybraniu danej ścieżki,

I can hold my hand on that path

mogę trzymać rękę na tej ścieżce

as infinitely many different joint configurations.

jako nieskończenie wielu różnych konfiguracjach ustawienia stawów.

And I can hold my arm in a particular joint configuration

I mogę trzymać rękę w szczególnym układzie stawów

either very stiff or very relaxed.

albo bardzo sztywno albo luźno.

So I have a huge amount of choice to make.

Muszę dokonać wielu wyborów.

Now it turns out, we are extremely stereotypical.

Okazuje się, że jesteśmy bardzo stereotypowi.

We all move the same way pretty much.

Wszyscy ruszamy się właściwie tak samo.

And so it turns out we're so stereotypical,

Jesteśmy tak stereotypowi,

our brains have got dedicated neural circuitry

że nasze mózgi mają specjalny obwód nerwowy

to decode this stereotyping.

który dekoduje tworzenie stereotypów.

So if I take some dots

Jeśli wezmę parę kropek

and set them in motion with biological motion,

i wprawię je w ruch na podobieństwo organizmów,

your brain's circuitry would understand instantly what's going on.

wasze obwody mózgowe natychmiast to zrozumieją.

Now this is a bunch of dots moving.

To tylko poruszające się kropki.

You will know what this person is doing,

Będziecie wiedzieli, co robi ta osoba,

whether happy, sad, old, young -- a huge amount of information.

czy jest szczęśliwa, smutna, stara, młoda - masa informacji.

If these dots were cars going on a racing circuit,

Gdyby te kropki były samochodami na wyścigach,

you would have absolutely no idea what's going on.

nie mielibyście pojęcia, co się dzieje.

So why is it

Więc dlaczego

that we move the particular ways we do?

poruszamy się w ten, a nie inny sposób?

Well let's think about what really happens.

Pomyślmy, co naprawdę się dzieje.

Maybe we don't all quite move the same way.

Może nie wszyscy poruszamy się tak samo.

Maybe there's variation in the population.

Może jest zróżnicowanie populacji.

And maybe those who move better than others

Może ci, którzy poruszają się lepiej niż inni,

have got more chance of getting their children into the next generation.

mają większe szanse na następne pokolenia dzieci.

So in evolutionary scales, movements get better.

W skali ewolucyjnej, ruchy się polepszają.

And perhaps in life, movements get better through learning.

W życiu ruchy usprawniają się przez naukę.

So what is it about a movement which is good or bad?

Co w ruchu jest dobre lub złe?

Imagine I want to intercept this ball.

Powiedzmy, że chcę przechwycić tę piłkę.

Here are two possible paths to that ball.

Tu są dwa możliwe tory.

Well if I choose the left-hand path,

Jeśli wybiorę tor po lewej,

I can work out the forces required

mogę określić potrzebne siły mięśni

in one of my muscles as a function of time.

jako funkcję czasu.

But there's noise added to this.

Ale do tego dochodzi hałas.

So what I actually get, based on this lovely, smooth, desired force,

Zamiast pięknej, płynnej, oczekiwanej siły,

is a very noisy version.

dostaję bardzo hałaśliwą wersję.

So if I pick the same command through many times,

Jeśli wydam to samo polecenie wiele razy,

I will get a different noisy version each time, because noise changes each time.

dostanę wiele hałaśliwych wersji, bo hałas ciągle się zmienia.

So what I can show you here

Tutaj mogę wam pokazać,

is how the variability of the movement will evolve

jak rozwinie się zmienność ruchu,

if I choose that way.

jeśli wybiorę tą drogę.

If I choose a different way of moving -- on the right for example --

Jeśli wybiorę inny sposób, np. ten po prawej,

then I'll have a different command, different noise,

będę miał inne polecenie, inny hałas,

playing through a noisy system, very complicated.

w hałaśliwym systemie; to bardzo skomplikowane.

All we can be sure of is the variability will be different.

Wiemy na pewno, że zmienność będzie inna.

If I move in this particular way,

Jeśli poruszam się dany sposób,

I end up with a smaller variability across many movements.

napotkam mniejszą zmienność w wielu ruchach.

So if I have to choose between those two,

Jeśli muszę wybrać między tymi dwoma,

I would choose the right one because it's less variable.

wybiorę prawy, ponieważ jest mniej zmienny.

And the fundamental idea

Fundamentalną zasadą

is you want to plan your movements

jest planowanie swoich ruchów tak,

so as to minimize the negative consequence of the noise.

by zminimalizować negatywne konsekwencje hałasu.

And one intuition to get

Intuicyjnie zrozumiałe jest,

is actually the amount of noise or variability I show here

że w rzeczywistości pokazywana zmienność hałasu

gets bigger as the force gets bigger.

zwiększa się wraz ze wzrostem siły.

So you want to avoid big forces as one principle.

Chcemy unikać dużej siły dla zasady.

So we've shown that using this,

Wykazaliśmy, że tą metodą

we can explain a huge amount of data --

możemy wytłumaczyć bardzo wiele danych;

that exactly people are going about their lives planning movements

że ludzie całe życie planują swoje ruchy tak,

so as to minimize negative consequences of noise.

by zminimalizować negatywne konsekwencje hałasu.

So I hope I've convinced you the brain is there

Mam nadzieję, że przekonałem was,

and evolved to control movement.

że mózg wyewoluował po to, by kontrolować ruch.

And it's an intellectual challenge to understand how we do that.

Zrozumienie jak to robimy, stanowi intelektualne wyzwanie.

But it's also relevant

Jest to także ważne

for disease and rehabilitation.

dla schorzeń i rehabilitacji.

There are many diseases which effect movement.

Jest wiele chorób, które wpływają na ruch.

And hopefully if we understand how we control movement,

Mam nadzieję, że jeśli zrozumiemy kontrolę ruchu,

we can apply that to robotic technology.

da się ją zastosować do robotyki.

And finally, I want to remind you,

Na koniec chcę przypomnieć,

when you see animals do what look like very simple tasks,

że u zwierząt, robiących coś z pozoru prostego,

the actual complexity of what is going on inside their brain

rzeczywista złożoność pracy mózgu

is really quite dramatic.

jest naprawdę dramatyczna.

Thank you very much.

Dziękuję bardzo.

(Applause)

(Brawa)

Chris Anderson: Quick question for you, Dan.

Chris Anderson: Krótkie pytanie.

So you're a movement -- (DW: Chauvinist.) -- chauvinist.

Jesteś ruchowym szowinistą.

Does that mean that you think that the other things we think our brains are about --

Czyli sprawy, którymi, zdawałoby się, zajmuje się mózg:

the dreaming, the yearning, the falling in love and all these things --

marzenia, tęsknota, miłość itp

are a kind of side show, an accident?

są skutkiem ubocznym, przypadkiem?

DW: No, no, actually I think they're all important

DW: Nie. Wszystko to jest ważne,

to drive the right movement behavior to get reproduction in the end.

by odpowiednimi ruchami doprowadzić do reprodukcji.

So I think people who study sensation or memory

Sądzę, że badacze odczuć lub pamięci

without realizing why you're laying down memories of childhood.

nie wiedzą, czemu przechowujemy wspomnienia z dzieciństwa.

The fact that we forget most of our childhood, for example,

Zapominamy większość naszego dzieciństwa

is probably fine, because it doesn't effect our movements later in life.

ale nie wpływa to na nasze ruchy w późniejszym życiu.

You only need to store things which are really going to effect movement.

Trzeba przechowywać tylko to, co naprawdę wpłynie na ruch.

CA: So you think that people thinking about the brain, and consciousness generally,

CA: Czyli ludzie mogliby zgłębić mózg

could get real insight

i ogólnie świadomość określając,

by saying, where does movement play in this game?

jaką rolę odgrywa ruch?

DW: So people have found out for example

DW: Ludzie odkryli np.,

that studying vision in the absence of realizing why you have vision

że badanie wzroku bez świadomości, po co nam wzrok

is a mistake.

jest pomyłką.

You have to study vision with the realization

Trzeba badać wzrok pamiętając o tym,

of how the movement system is going to use vision.

jak układ ruchowy skorzysta z tego zmysłu.

And it uses it very differently once you think about it that way.

Używa na wiele sposobów, jeśli tak na to spojrzeć.

CA: Well that was quite fascinating. Thank you very much indeed.

CA: To było fascynujące. Naprawdę bardzo dziękuję.

(Applause)

(Brawa)