Новая математическая модель памяти предполагает, что оптимальным количеством органов чувств для максимальной умственной активности может быть не пять, а семь. Фото: Shutterstock

Исследователи из Сколтеха разработали математическую модель для изучения механизмов работы памяти. Их анализ позволил сделать неожиданные выводы, которые могут помочь в разработке роботов, искусственного интеллекта и в нашем понимании человеческой памяти. Исследование, опубликованное в Scientific Reports, предполагает, что может существовать идеальное количество органов чувств. Если это так, то людям с пятью органами чувств на самом деле было бы полезно иметь ещё несколько.

«Наш вывод, конечно, весьма умозрителен в применении к человеческим органам чувств, хотя кто знает: возможно, у людей будущего разовьётся чувствительность к радиации или магнитному полю. Но в любом случае наши результаты могут иметь практическое значение для робототехники и теории искусственного интеллекта», — сказал соавтор исследования профессор Сколтеха Николай Бриллиантов. «Судя по всему, когда каждое понятие, хранящееся в памяти, характеризуется семью признаками — а не, скажем, пятью или восемью, — количество отдельных объектов, хранящихся в памяти, максимально».

Моделирование инграмм памяти

Опираясь на концепцию, сформулированную в начале XX века, команда сосредоточилась на базовых единицах памяти, известных как «энграммы» Энграмму можно описать как разреженную сеть нейронов, распределённых по разным областям мозга и активирующихся одновременно. Её концептуальное содержание — это идеализированный объект, определяемый множеством характеристик.

В человеческой памяти эти характеристики соотносятся с сенсорными сигналами. Например, воспоминание о банане включает в себя его изображение, запах, вкус и другие сенсорные детали. В совокупности это образует пятимерное представление, которое существует в более крупном пятимерном пространстве, содержащем все остальные сохранённые понятия.

Пять чувств. Источник: изменено Николасом Посунько/Сколтех на основе изображения, созданного моделью Deep Style (абстракция) в Deep Dream Generator

Со временем энграммы могут становиться более чёткими или размытыми в зависимости от того, как часто они активируются внешними раздражителями, воздействующими на органы чувств, которые, в свою очередь, вызывают воспоминания об объекте. Этот процесс показывает, как обучение укрепляет воспоминания, а отсутствие практики приводит к их забыванию в результате взаимодействия с окружающей средой.

«Мы математически доказали, что энграммы в концептуальном пространстве стремятся к устойчивому состоянию. Это означает, что после некоторого переходного периода возникает „зрелое“ распределение энграмм, которое затем сохраняется во времени, — прокомментировал Бриллиантов. — Рассматривая предельную ёмкость концептуального пространства с заданным количеством измерений, мы с некоторым удивлением обнаружили, что количество различных энграмм, хранящихся в памяти в устойчивом состоянии, максимально для концептуального пространства с семью измерениями. Следовательно, семь чувств правы».

Максимизация концептуального пространства

Другими словами, пусть объекты, существующие в реальном мире, описываются конечным числом характеристик, соответствующих измерениям некоего концептуального пространства. Предположим, что мы хотим максимально увеличить ёмкость концептуального пространства, выраженную в количестве различных понятий, связанных с этими объектами. Чем больше ёмкость концептуального пространства, тем глубже наше понимание мира. Оказывается, что максимум достигается, когда концептуальное пространство имеет семь измерений. Из этого исследователи делают вывод, что семь — оптимальное количество чувств.

По мнению исследователей, это число не зависит от деталей модели — свойств концептуального пространства и стимулов, вызывающих чувственные впечатления. Число семь, по-видимому, является устойчивой и неизменной характеристикой энграмм памяти как таковых. Единственное предостережение заключается в том, что несколько энграмм разного размера, существующих вокруг общего центра, считаются репрезентативными для схожих концепций и поэтому рассматриваются как одна при расчёте объёма памяти.

Память человека и других живых существ — это загадочное явление, связанное, помимо прочего, со свойством сознания. Развитие теоретических моделей памяти поможет по-новому взглянуть на человеческий разум и воссоздать человеческую память в системах искусственного интеллекта.

Ссылка: «Критическое измерение энграмм памяти и оптимальное количество органов чувств» Венди Отиено, Ивана Ю. Тюкина и Николая Бриллиантова, 15 августа 2025 г., Scientific Reports. DOI: 10.1038/s41598-025-11244-y