# Elméleti kitérő: a párhuzamos-soros probléma feloldása I.

Emlékszik még rá valaki? A második évadban, amikor a kishálózatok tulajdonságait tárgyaltuk, a konnekcionizmus és a PDP keretében, a soros és párhuzamos feldolgozás különbségeit és ellentmondásait is tárgyaltuk. Egy 3 évtizeden átnyúló fejtörésem az volt: Hogyan tud az alapjában párhuzamosan működő idegsejthálózatokból álló, és ezért példákból tanuló és általánosítani nem képes agy algoritmikusan, lépésről lépésre, sorosan, algoritmikusan gondolkodni?

Hiszen azt tanultuk, a PDP hálózatok nem tudnak tetszőleges mintázattal manipulációt végezni, csak azzal, amivel már találkoztak és megtanulták. Nem tudnak olyat, mint egy függvény, egy matematikai formula vagy egy számítógépes szubrutin, hogy tetszőleges számokat, adatokat beletéve, műveleteket végezzenek ezekkel. Első osztályban mi is csak azt tanuljuk, hogy 1+1=1, 1+2=3, 2+2=4. Kérdezz meg egy elsőst mennyi 8+8, csak ha nagyon okos jön rá, hogy 16 (vagy leveszi a cipőjét is, hogy addig elszámoljon egyesével). Aztán később persze megtanuljuk az algoritmusokat és szabályokat.

De hogyan alkalmazzuk ezeket?
Dehaene kísérlete és a GNW megoldást kínál erre a problémára. A homloklebeny a meta-hálózatokban rekurrenciát, több körös visszacsatolást használva, képes lépésenként gondolkodni, a párhuzamos architektúrájú kishálózatokat használva. Amikor adódik egy feladat, a PFC meghív számos agyterületet a GNW-be, és kiosztja a feladatokat, pontosabban a feladat megoldásának első lépéseit. Az agyterületek egyenként vagy együttműködve, gyorsan visszaadják az eredményt, amit a korábban tanultak rutinja kínál. Ezeket a PFC megint megvizsgálja és a következő lépésben kiküldi az eredményt további feldolgozásra, esetleg kicsit más agyterületeknek, hogy párhuzamosan és rutinból mondjanak rá valamit. Ahogy a GNW-be kerül egy részlépés, tudatunkba is bekerül egy újabb gondolkodási lépés. Gyakran egy megoldási ág sikertelen, ekkor visszalépünk, pontosabban a PFC lép vissza, és más irányban újrakezdi a gondolatláncot.

Itt azért el van dugva egy kis Darwinizmus, természetes kiválasztódás (angolul neural Darwinism vagy mental evolution néven ismert a megközelítés). Ez a visszacsatolt, belső állapotokkal is rendelkező rendszer, a feladatok megoldására alkalmazza a replikáció-mutáció-szelekció mechanizmust. Elindul egy kiindulási állapotból, eljut valahova, ha nem jó, jön a szelekció, visszalép egy előző közelítésre és próbál egy másik „mutációt”. Sőt, itt még akár rekombináció is lehet, két közepesen sikeres megoldás elemeiből jöhet egy sokkal jobb. Persze itt ugye nem párhuzamosan folyik az evolúció, mint mondjuk a természetben, hanem itt is egy serializálás, sorosítás történik. Nem egyszerre értékelődnek ki a megoldások, hanem egymás után. Pontosabban, mélyebbre, a meta-hálózatok alá nézve vegyes a dolog. A tervezés hurkai részben bemutattuk a kéreg-striátum-talamusz kört. Itt a kishálózatok szintjén a mintázatok között valószínűleg történik párhuzamos verseny és szelekció, de erre jön rá a meta-hálózatok magasabb ciklusának, homloklebeny-GNW soros megoldása.

A GNW egyes területein lehetnek megoldási sémák, amik közül választ, vagy sémát vált, amikor egy irány sikertelennek bizonyult (ugye erre is kell és bizonyára van is memória, merre jártunk már, mi nem működött). Ráadásul a sémákat is tanulja, ha valami hatékony új sémára bukkan a megoldás során, akkor a striatális, nucleus accumbens körök segedelmével beemeli a repertoárba. Ez a többlépéses, visszacsatolt iteráció teheti képessé a párhuzamos architektúrájú agyat egyféle algoritmikus, soros gondolkodásra, sémák használatára és alakítja ki tudatunkban a soros, algoritmikus gondolkodás élményét és képességét.

Aki használja Nagy Nyelvi Modelleket (ChatGPT, DeppSeek) a mindennapokban és résen van láthatja, hogy ezekben a párhuzamos hálózatokban is megjelenik a lépésenkénti feladatmegoldás. Egy feladat elvégzésekor, ha megfelelően van beállítva kiírja, hogy éppen milyen gondolkodási lépéseken megy keresztül, hol akad el, milyen más irányokat próbál.

- - Kiinduló feltevés: X.
  - Ezt ellenőrzöm: Y.
  - Itt gond van: az adat inkább Z felé mutat.
  - Emiatt visszalépek, és másik megközelítést választok.
  - Új szempont: ...
  - Következtetés: ...

Ugyan a visszacsatolás fontossága fejezetben azt írtam, hogy az LLM-ekben nincs visszacsatolás, annyit azért fejlődtek, hogy míg a sokszáz előrecsatolt rétegben nincs rekurzió, a feladat időleges megoldását egy következő ciklusban hozzácsapják a korábbi prompthoz és újra beadják a rendszernek. Így ezzel a részleges rekurzióval már képesek többlépcsős, iteratív gondolkodásra.

Biztos mindenkinek volt már olyan élménye (és a tudománytörténet is beszámol számos ilyen esetről), hogy egy kérdésre, amin régóta rágódik, egyszercsak megálmodta a választ, vagy egyszer csak az felbukkant a „semmiből”. Nyilván ilyenkor is sokat dolgoznak agyi rendszereink a problémán, csak ez a folyamat nem lép be teljes egészébe a GNW-be (mert akadnak égetőbb feladatok is), és ezért nem tudatosodik bennünk mi történik. Ilyenkor ugye nem is tudjuk hogyan jutottunk el a megoldáshoz, nem emlékszünk lépésire, hiszen nem a GNW-ben keletkeztek. Ezért a lépések nem verbalizálódtak (akár csak gondolati szinten) és nem kerültek a munka, majd a végleges memóriába. Meglátásunkat az intuitív gondolkodás csodájának tartjuk, pedig csak nem voltunk tudatában a lépéseknek, amiket agyunk rendszerei megtettek.
Egy meglehetősen személyes élményem szemléletesen mutatja be a tudatos és intuitív gondolkodás közötti keskeny határt.

Életem egy problémás szakaszában komoly álmatlanságban szenvedtem. A csúcsponton volt egy hónap, amikor gyakran napokig nem aludtam. Az alvás-ébrenlét hullámzó görbéje kisimult. Nappal pontosan annyira voltam éber, mint amikor este megpróbáltam aludni. Az extrém alvásmegvonás eredményeként tudatosságom teljesen megváltozott. Rövidtávú memóriám gyakorlatilag megszűnt. Egy tudományos cikk olvasásakor, mire a mondat végére értem, nem emlékeztem a mondat elejére, általában sokadik olvasásra feladtam és mentem tovább. Amikor egy kollegám egy problémát próbált velem megbeszélni, hallottam, hogy beszél, láttam, hogy mozog a szája, de semmit nem értettem abból, amit mondott. A szavakat kb. értettem, de a mondatokat és mondandója nagyléptékű tartalmát nem. Mindennek ellenére, a megrázó élményem az volt, hogy amikor kollegám befejezte mondandóját és kérdését, akkor én arra egy teljesen használható, kreatív választ adtam. Ezen persze én is igencsak meglepődtem. Válaszom tartalmával csak akkor szembesültem, amikor azt kimondtam. Az volt az élményem, hogy míg a logikus gondolkodásom gyakorlatilag eltűnt, az intuitív megerősödött. Egy másik példa ebből az időből. Nemigen szoktam rejtvényújságból rejtvényeket fejteni, mert bőven van másról gondolkodnom. De valahogy az asztalomra került egy rejtvényújság, amelyben volt egy szókirakós feladat. Egy verset beleírtak egy 9x9-es táblázatba, majd ezt felvágták 3x3-as darabokra és összekeverték. Normális esetben én ezt próbálkozással oldanám meg, logikusan, lépésről-lépésre. Az akkori bamba-marha állapotomban kómásan néztem a darabokat 1-2 percig, majd próbálkozás nélkül, „intuitívan” ripsz-ropsz kiraktam elsőre a helyes megoldást.

Mit tanultam mindebből?

Ugye eltűnt a rövidtávú memóriám, és ezzel egyidőben nehezen tudatosodtak bennem dolgok, valamint még a logikus, lépésenkénti, érvelő gondolkodásom is eltűnt. Fel kell tételeznem (és persze az agykutatás eredményei is ezt mutatják), hogy a 3 dolog erősen összefügg. Az alvásmegvonás miatt nyilván teljesen felborultak a moduláló átvivőanyag rendszereim, melynek eredményeként agyam koordinációja lapátra került, nehezen aktiválódott a GNW. De két dolog figyelemre méltó volt. Egyrészt, hogy a rövidtávú, munkamemória milyen érzékeny egy ilyen állapotra, másrészt, hogy a nem tudatos feladatmegoldásom működött. Vélhetőleg azért, mert az egyedi agykéreg területek még a megtépázott kölcsönhatások ellenére is tették a dolgukat. Számomra az intuitív feladatmegoldás ezek alapján tehát azt jelenti, hogy az érvelési lépések lezajlanak, de mivel azok nem kerülnek be a GNW-be, a tudatosságba, ezért nem lépésenkénti, érvelő, logikus feladatmegoldásként, hanem kimondásukkor vagy végrehajtásukkor „Isteni szikraként” éljük meg azokat.

Az intuitív versus logikus gondolkodás képességeit sokan körbejárták. Úgy tűnik annak is meg vannak az előnyei, amikor valami nem tudatosodik, nem algoritmikus. Lehetséges, az "out of the box" gondolkodáshoz pont arra van szükség, hogy a potenciális megoldások ne legyenek nagyon szigorúan körüljárva, legyenek benne őrültségek. De talán az igazság megint középen van a kettő vegyes használata az igazi. Ezt "lateral thinking"-nek, oldalirányú gondolkodásnak nevezik hívei.

Mellesleg megjegyzem, hogy egy később következő, operációs rendszerekről szóló bejegyzés még most kristályosodik az agyamban, vár az Isteni szikrára. Megírásához összeszedtem a gondolataimat, de azok egyenlőre, túl soknak bizonyultak, hogy megfelelő sorrendbe tudjam kötni őket. Egy idő után otthagytam a feladatot és elkezdtem ezt a passzust írni, esélyt adva az ülepedésnek. Egy bonyolult gondolatmenetet nem feltétlenül egyenes időfonalban írja, aki írja. De mivel nem akartam Tarantino Ponyvaregénye módjára cikcakkban felfűzni a dolgokat, és így még tovább nehezíteni az Olvasóim dolgát, nem keletkezési időrendben, hanem egy gondolatmenetben közlöm őket. Én még nem tudom, de aki majd olvassa a fejezetet, majd tudja mire jutottam 😊.

Itt még nincs vége. További megemésztendő fogalompárok feldolgozásával folytatjuk.

Szerző: Gulyás Attila

Az agyi területek működési módjainak összehangolása II: a kéreg alatti modulációs központok szerepe Elméleti kitérő: a párhuzamos-soros probléma feloldása II.