Παρά τα γεγονότα που απεικονίζονται στο The Imitation Game, ο Alan Turing δεν εφευρέθηκε το μηχάνημα που έσπασε τους κώδικες της Γερμανίας κατά τη διάρκεια του Β 'Παγκοσμίου Πολέμου - η Πολωνία. Αλλά ο λαμπρός μαθηματικός εφευρέθηκε κάτι που δεν αναφέρθηκε ποτέ στην ταινία: ένα μαθηματικό εργαλείο για την αξιολόγηση της αξιοπιστίας των πληροφοριών. Το εργαλείο του επιτάχυνε το έργο της αποκωδικοποίησης κωδικοποιημένων μηνυμάτων χρησιμοποιώντας βελτιωμένες εκδόσεις των πολωνικών μηχανών.
σχετικό περιεχόμενο
- Μεσημεριανό σνακ είναι κακό για τον εγκέφαλό σας
- Οι εγκέφαλοι των περιστεριών δουλεύουν σαν εμάς
- Κάνετε καλύτερες αποφάσεις όταν πεινάτε;
Τώρα, οι ερευνητές που μελετούν πιθήκους Ρέους έχουν διαπιστώσει ότι ο εγκέφαλος χρησιμοποιεί επίσης αυτό το μαθηματικό εργαλείο, όχι για την αποκωδικοποίηση μηνυμάτων, αλλά για να συναρμολογήσει αναξιόπιστα στοιχεία για να πάρει απλές αποφάσεις. Για τον νευροεπιστήμονα του Κολλεγιακού Πανεπιστημίου Michael Shadlen και την ομάδα του, το εύρημα υποστηρίζει μια ευρύτερη ιδέα ότι όλες οι αποφάσεις που κάνουμε - ακόμη και φαινομενικά παράλογες - μπορούν να αναλυθούν σε ορθολογικές λειτουργίες. "Πιστεύουμε ότι ο εγκέφαλος είναι θεμελιωδώς ορθολογικός", λέει ο Shadlen.
Επινοηθείσα το 1918, η γερμανική μηχανή Enigma δημιούργησε ένα κρυπτογραφικό υποκατάστατο αντικαθιστώντας τις αρχικές επιστολές σε ένα μήνυμα για νέες, δημιουργώντας κάτι που φαινόταν σαν καθαρόχρωμο. Για να γίνει πιο περίπλοκος ο κωδικός, η συσκευή είχε περιστρεφόμενους δίσκους μέσα σε αυτό που περιστρέφεται κάθε φορά που πιέζεται ένα πλήκτρο, αλλάζοντας την κωδικοποίηση με κάθε πληκτρολόγηση. Η διαδικασία ήταν τόσο περίπλοκη που ακόμη και με μια μηχανή Enigma στο χέρι, οι Γερμανοί μπορούσαν να αποκρυπτογραφήσουν ένα μήνυμα μόνο γνωρίζοντας τις αρχικές ρυθμίσεις αυτών των κωδικών κρυπτογράφησης.
Ένα γερμανικό μηχάνημα αινιγματικός, εχθρός των κωδικοποιητών του Β 'Παγκοσμίου Πολέμου. (The Walker Βιβλιοθήκη της Ιστορίας της Ανθρώπινης Φαντασίας) Ο Turing δημιούργησε έναν αλγόριθμο που περιόριζε τον αριθμό των πιθανών ρυθμίσεων, οι βρετανικές μηχανές αποκρυπτογράφησης, που ονομάζονται βομβίδες, έπρεπε να δοκιμάζουν κάθε μέρα. Εργάζοντας στη μυστική μονάδα του Bletchley Park στο Ηνωμένο Βασίλειο, ο Turning συνειδητοποίησε ότι ήταν δυνατό να καταλάβουμε αν δύο μηνύματα είχαν προέλθει από μηχανές με ρότορες που ξεκίνησαν στις ίδιες θέσεις - ένα βασικό κομμάτι πληροφοριών για την εξεύρεση αυτών των θέσεων. Η ταξινόμηση δύο κωδικοποιημένων μηνυμάτων, η μία επάνω στην άλλη, και η πιθανότητα οποιωνδήποτε δύο γραμμάτων να είναι τα ίδια είναι ελαφρώς μεγαλύτερη εάν και τα δύο μηνύματα προέρχονταν από μηχανές με τις ίδιες αρχικές ρυθμίσεις. Αυτό συμβαίνει επειδή στα γερμανικά, όπως και στα αγγλικά, ορισμένα γράμματα τείνουν να είναι πιο συνηθισμένα και η διαδικασία κρυπτογράφησης διατήρησε αυτό το μοτίβο.
Ο αλγόριθμος του Turing προσθέτει ουσιαστικά τις πιθανότητες ότι αυτές οι ενδείξεις είναι χρήσιμες. Επίσης, έδειξε πότε οι αθροιστικές αποδόσεις ήταν αρκετές για να αποδεχτούν ή να απορρίψουν ότι τα δύο συγκρινόμενα μηνύματα προέρχονταν από μηχανές με τις ίδιες καταστάσεις ρότορα. Αυτό το στατιστικό εργαλείο, που ονομάζεται δοκιμή διαδοχικής σχέσης πιθανότητας, αποδείχθηκε η βέλτιστη λύση στο πρόβλημα. Εξοργάρησε το χρόνο επιτρέποντας στους κωδικοποιητές της Bletchley να αποφασίσουν αν ήταν χρήσιμα δύο μηνύματα, ενώ μπορούσαν να δουν τον ελάχιστο δυνατό αριθμό γραμμάτων. Η στροφή δεν ήταν ο μόνος μαθηματικός που εργάστηκε μυστικά για να καταλήξει σε αυτή την ιδέα. Ο Αβραάμ Γουόλντ στο Πανεπιστήμιο της Κολούμπια το χρησιμοποίησε το 1943 για να καταλάβει πόσες βόμβες χρειάστηκε να ανατινάξει το Πολεμικό Ναυτικό για να είναι εύλογα βέβαιοι ότι μια παρτίδα πυρομαχικών δεν ήταν ελαττωματική πριν την αποστολή.
Τώρα, ο Shadlen έχει διαπιστώσει ότι οι άνθρωποι και άλλα ζώα μπορούν να χρησιμοποιήσουν μια παρόμοια στρατηγική για να έχουν νόημα αβέβαιων πληροφοριών. Η αντιμετώπιση της αβεβαιότητας είναι σημαντική, επειδή λίγες αποφάσεις βασίζονται σε απολύτως αξιόπιστα στοιχεία. Φανταστείτε να κατεβείτε κάτω από ένα δροσερό δρόμο το βράδυ στη βροχή. Πρέπει να επιλέξετε αν θα γυρίσετε τον τροχό αριστερά ή δεξιά. Αλλά πόσο μπορείτε να εμπιστευτείτε τα αχνά πίσω φώτα ενός αυτοκινήτου σε μια άγνωστη απόσταση μπροστά, τη σκοτεινή γραμμή των δένδρων με το συγκεχυμένο σχήμα τους ή τους ελάχιστα ορατούς δείκτες λωρίδων; Πώς τοποθετείτε αυτές τις πληροφορίες μαζί για να παραμείνετε στο δρόμο;
Οι πίθηκοι στο εργαστήριο του Shadlen αντιμετώπισαν μια παρόμοια δύσκολη απόφαση. Είδαν δύο κουκκίδες που εμφανίζονται σε μια οθόνη υπολογιστή και προσπάθησαν να κερδίσουν μια απόλαυση επιλέγοντας το σωστό. Τα σχήματα που αναβοσβήνουν στην οθόνη το ένα μετά το άλλο υπονοούσαν την απάντηση. Όταν εμφανίστηκε ένα σύμβολο Pac-Man, για παράδειγμα, η αριστερή κουκίδα ήταν πιθανώς, αλλά όχι σίγουρα, η σωστή απάντηση. Αντίθετα, ένα πεντάγωνο ευνόησε τη σωστή κουκκίδα. Το παιχνίδι τελείωσε όταν ένας πίθηκος αποφάσισε ότι είχε δει αρκετά σχήματα για να φανταστεί την πιθανότητα να στρέψει τα μάτια του προς μια από τις τελείες.
Ο πλευρικός ενδοπαριχικός φλοιός, το τμήμα του εγκεφάλου που μετρήθηκε σε αυτή τη μελέτη, βρίσκεται στο βρεγματικό λοβό. (Εικόνα ευγενική προσφορά του Εθνικού Ινστιτούτου για τη Γήρανση / Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας) Υπάρχουν πολλές στρατηγικές που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την επιλογή της σωστής κουκίδας. Ένας πίθηκος θα μπορούσε να δώσει προσοχή μόνο στις καλύτερες ενδείξεις και να αγνοήσει τους άλλους. Ή μια επιλογή θα μπορούσε απλώς να γίνει μετά από ορισμένο χρονικό διάστημα, ανεξάρτητα από το πόσο σίγουρος ένας πίθηκος ήταν για τα στοιχεία που είχε δει μέχρι εκείνο το σημείο.
Αυτό που πραγματικά συνέβη ήταν η συσσώρευση πληροφοριών στον εγκέφαλο, καθώς το ζώο αξιολόγησε την αξιοπιστία κάθε σχήματος και τα πρόσθεσε σε ένα τρέχον σύνολο. Ο Shadlen παρακολουθούσε αυτή την συσσώρευση εισάγοντας ανώδυνα ηλεκτρόδια στους εγκεφάλους των πιθήκων. Οι ενδείξεις υψηλής πιθανότητας πυροδότησαν μεγάλα άλματα στην εγκεφαλική δραστηριότητα, ενώ οι πιο αδύναμες ενδείξεις απέδωσαν μικρότερα άλματα. Οι αποφάσεις φάνηκαν να γίνονται όταν η δραστηριότητα υπέρ του αριστερού ή του δεξιού πέρασε ένα ορισμένο όριο -όπως τα αποτελέσματα του αλγορίθμου Turing.
"Βρήκαμε ότι ο εγκέφαλος φτάνει σε μια απόφαση που θα περάσει με έναν στατιστικολόγο", λέει ο Shadlen, η ομάδα του οποίου θα δημοσιεύσει τα αποτελέσματα σε ένα επερχόμενο τεύχος του περιοδικού Neuron.
Ο Jan Drugowitsch, νευροεπιστήμονας στο Ecole Normale Supérieure στο Παρίσι, συμφωνεί. "Αυτό κάνει μια πολύ ισχυρή περίπτωση ότι ο εγκέφαλος πραγματικά προσπαθεί να ακολουθήσει τη στρατηγική που περιγράφεται εδώ", λέει. Αλλά μπορεί να είναι πιο πολύπλοκες επιλογές, όπως πού να πηγαίνετε στο κολέγιο ή να παντρευτείτε, να βράζουν σε απλές στατιστικές στρατηγικές;
"Δεν γνωρίζουμε ότι οι προκλήσεις που αντιμετωπίζει ο εγκέφαλος για την επίλυση μεγάλων προβλημάτων είναι ακριβώς οι ίδιες με τις προκλήσεις σε απλούστερες αποφάσεις", λέει ο Joshua Gold, νευροεπιστήμονας της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου της Πενσυλβάνια. "Αυτή τη στιγμή είναι απλά εικασίες ότι οι μηχανισμοί που μελετάμε στο εργαστήριο φέρουν αποφάσεις υψηλότερου επιπέδου".
