Das Karl-Friston- Prinzip der freien Energie ist möglicherweise die umfassendste Idee seit Charles Darwins Theorie der natürlichen Selektion. Aber um es zu verstehen, ist es notwendig, in den Geist von Friston selbst zu schauen.
Als der König von England, George III, gegen Ende der Regierungszeit Anzeichen von scharfem manischem Verhalten zeigte, verbreiteten sich schnell Gerüchte über den Wahnsinn des Königs unter den Menschen. Eine Legende besagt, dass George versuchte, einem Baum die Hand zu geben, weil er glaubte, den preußischen König vor sich gesehen zu haben. Ein anderer beschrieb, wie er heimlich in ein Gebäude am Queen Square in Bloomsbury, London, gebracht wurde, um ihn zusammen mit seinen Untertanen zu behandeln. Es wird auch behauptet, dass seine Frau, Königin Charlotte von Mecklenburg-Strelitzkaya, einen ganzen Keller in einer örtlichen Kneipe gemietet hat, um Vorräte für den König aufzubewahren, während er unter der Obhut von Ärzten stand.
Mehr als zwei Jahrhunderte später ist diese Queen Square-Geschichte in Londoner Reiseführern immer noch verbreitet. Ob es wahr ist oder nicht, dieser Ort hat sich im Laufe der Jahre daran angepasst. Charlottes Metallstatue steht am nördlichen Rand des Platzes; Die Eckkneipe heißt
Royal Pantry . und ein ruhiger Platz auf dem Platz ist umgeben von Menschen, die mit dem Gehirn arbeiten, und Menschen, an deren Gehirn gearbeitet werden muss. Das Nationale Krankenhaus für Neurologie und Neurochirurgie, in dem auch moderne Könige behandelt werden können, befindet sich in einer der Ecken des Queen Square. Sein Umfang wird von den neurowissenschaftlichen Forschungslabors des University College London festgelegt. Im vergangenen Juli verbrachten Dutzende von Patienten in der neurologischen Abteilung mit ihren Angehörigen eine ganze Woche lang perfektes Wetter in einem ruhigen Park auf Holzbänken am Rande des Rasens.
An einem typischen Montag kommt Carl Freestone um 12:25 Uhr am Queen Square an und raucht im Garten neben der Statue von Queen Charlotte eine Zigarette. Freestone, der eine leicht gebeugte Figur mit dicken grauen Haaren hat, arbeitet als wissenschaftlicher Direktor des legendären Functional Imaging Laboratory am University College London und ist allen FIL-Mitarbeitern bekannt. Nachdem Friston mit einer Zigarette fertig ist, geht er zur Westseite des Platzes, betritt das Gebäude aus Kalkstein und Ziegeln und geht zum Publikum im vierten Stock, in dem zwei bis zwei Dutzend Menschen darauf warten können, dass er die weiße Wand betrachtet. Freestone kommt gerne fünf Minuten später, damit alle anderen bereits versammelt sind.
Seine Begrüßungsworte für diese Gruppe von Menschen könnten die erste bedeutungsvolle Aussage des Tages sein, da Freestone es vorzieht, erst gegen Mittag mit anderen Menschen zu sprechen. (Deshalb kommuniziert er zu Hause mit seiner Frau und seinen drei Söhnen mit Hilfe eines bedingten Lächelns und Grunzens). Er trifft sich auch selten mit Menschen eins zu eins. Er bevorzugt offene Meetings wie dieses, bei denen Studenten, Post-Docs und Mitglieder der Öffentlichkeit, die Fristons Peer Review erhalten möchten - und es gibt in den letzten Jahren so viele lächerliche Menschen -, die Möglichkeit haben, sich seinem Wissen zuzuwenden. „Er glaubt, dass wenn eine Person Ideen oder eine Frage oder ein Projekt hat, der beste Weg, dies herauszufinden, darin besteht, die gesamte Gruppe zu sammeln und zuzuhören, damit jeder die Möglichkeit hat, eine Frage zu stellen und an der Diskussion teilzunehmen. Dann wird jeder wissen, was eine Person lernt “, sagt David Benrimo, ein Psychiater an der McGill University, der seit einem Jahr bei Freestone ist. „Das ist sehr ungewöhnlich. Was ist charakteristisch für Karl? "
Zu Beginn jeder Sitzung am Montag stellt jeder in einem Kreis seine Fragen. Freestone geht langsam im Kreis und hört den Menschen zu - seine Brille rutscht auf seine Nasenspitze, weil er immer den Kopf neigt, um den Lautsprecher zu sehen. Dann beantwortet er die gestellten Fragen mehrere Stunden lang. "Ein Gentleman der
viktorianischen Ära mit viktorianischen Manieren und Vorlieben", wie ein Freund von Friston beschrieb, beantwortet er selbst die dümmsten Fragen höflich und mit schneller Neuformulierung. Diese Q & A-Sitzungen, die ich als „Ask Carl“ -Treffen bezeichnete, sind bemerkenswerte Beispiele für Ausdauer, Gedächtnis, weitere Horizonte und kreatives Denken. Oft enden sie, wenn Friston zu seinem winzigen Metallbalkon geht, der aus seinem Büro herausragt, um eine weitere Rauchpause einzulegen.
Zum ersten Mal wurde Friston zur Legende in der Wissenschaft und entwickelte viele der wichtigsten Werkzeuge, mit denen die Wissenschaft das Gehirn untersuchen konnte. 1990 erfand er das statistische parametrische Markup, eine Computertechnologie, die es, wie ein Neurowissenschaftler sagte, ermöglicht, Gehirnbilder in eine Standardform zu „verschieben“, damit die Forscher die in verschiedenen Schädeln auftretenden Aktivitäten vergleichen können. Mit dieser Technologie wurde die Voxelmorphometrie, eine Bildgebungstechnologie, die in einer berühmten Studie verwendet wurde, verwendet, um zu demonstrieren, dass die Rückseite des Hippocampus der Londoner Taxifahrer mit zunehmendem Wissen wuchs (um einen Taxifahrerschein in London zu erhalten, müssen die Fahrer 320 Routen und viele Attraktionen darin lernen 6 Meilen von Charing Cross entfernt. Dieser Prozess beinhaltet eine schriftliche Prüfung und einige mündliche).
Eine 2011 in der Fachzeitschrift Science veröffentlichte Studie verwendete eine andere Technologie zur Analyse von Gehirnbildern, die von Friston erstellt wurden - dynamische kausale Modellierung -, um festzustellen, ob Menschen mit schwerwiegenden Hirnschäden eine minimale oder nur vegetative Bewusstseinsaktivität aufweisen.
Als Freestone 2006 in die Royal Science Society aufgenommen wurde, beschrieb die wissenschaftliche Welt seinen Einfluss auf die Gehirnforschung als „revolutionär“ und erwähnte, dass mehr als 90% der veröffentlichten Arbeiten zur Bildgebung des Gehirns seine erfundenen Methoden verwendeten. Vor zwei Jahren berechnete das Allen-Institut für das Studium der künstlichen Intelligenz, das vom KI-Pionier Oren Etzioni geleitet wird, dass Freestone der am meisten zitierte Neurowissenschaftler der Welt ist. Sein
Hirsch-Index , eine Metrik, mit der die Auswirkungen der Veröffentlichungen eines Forschers gemessen werden, ist fast doppelt so hoch wie der von Albert Einstein. Im vergangenen Jahr hat Clarivate Analytics, das zwei Jahrzehnte lang erfolgreich zukünftige Nobelpreisträger in der Wissenschaft prognostiziert hatte, Freestone zu einem der drei wahrscheinlichsten Gewinner in den Kategorien Physiologie oder Medizin gemacht.
Es ist bemerkenswert, dass ein kleiner Teil der Forscher, die eine Pilgerreise unternehmen, um sich mit Friston zu treffen, mit ihm über die Bilder des Gehirns sprechen möchte. In den zehn Tagen dieses Sommers gab Friston Astrophysikern, mehreren Philosophen und Programmierern Ratschläge, die daran arbeiteten, einen persönlicheren Konkurrenten, Amazon Echo, den Leiter der KI-Abteilung des größten Versicherungsunternehmens, einen Neurowissenschaftler, der verbesserte Hörgeräte entwickelt, und einen Psychiater zu schaffen, dessen Startup maschinelles Lernen zur Behandlung von Depressionen einsetzt . Und die meisten von ihnen haben etwas völlig anderes verstanden.
In den letzten zehn Jahren hat Friston den größten Teil seiner Zeit und Energie der Entwicklung der Idee gewidmet, die er als "Prinzip der freien Energie" bezeichnet. (Friston beschreibt seine Arbeit im Zusammenhang mit der Bildgebung des Gehirns, so wie ein Jazzmusiker seine Arbeit als Bibliothekar beschreiben würde). Friston glaubt, dass seine Idee weder mehr noch weniger als das Prinzip der Organisation allen Lebens, einschließlich der Intelligenz, beschreibt. "Wenn Sie am Leben sind, welches Verhalten sollten Sie zeigen?" - Er versucht eine solche Frage zu beantworten.
Die schlechte Nachricht: Das Prinzip der freien Energie ist wahnsinnig schwer zu verstehen. Es ist so schwer, dass ganze Räume von sehr, sehr klugen Leuten dies versuchten, es aber nicht konnten. Es gibt sogar einen
Twitter-Account mit 5.000 Abonnenten, der sich nur über seine Unbestimmtheit lustig macht, und fast alle Leute, mit denen ich darüber gesprochen habe, einschließlich Forscher, deren Arbeit davon abhängt, sagten mir, dass sie ihn nicht vollständig verstanden haben.
Oft fügen dieselben Leute jedoch hastig hinzu, dass das Prinzip der freien Energie im Wesentlichen eine einfache Geschichte erzählt und ein einfaches Rätsel löst. Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass das Universum dazu neigt, die Entropie zu erhöhen, jedoch zu zerfallen, Lebewesen widersetzen sich jedoch heftig. Jeden Morgen wachen wir auf, fast dieselbe Person wie am Tag zuvor, mit einer klaren Trennung von Zellen und Organen zwischen uns und dem Rest der Welt. Wie läuft das Fristons Prinzip der freien Energie besagt, dass alles Leben auf allen Ebenen der Organisation - von einzelnen Zellen bis zum menschlichen Gehirn mit Milliarden von Neuronen - von einem universellen Imperativ angetrieben wird, der auf eine mathematische Funktion reduziert werden kann. Er sagt, am Leben zu sein bedeutet, so zu handeln, dass die Kluft zwischen Ihren Erwartungen und den Informationen, die von den Sinnen kommen, verringert wird. Oder nach den Worten von Friston, um die freie Energie zu minimieren.
Um sich die möglichen Konsequenzen dieser Theorie vorzustellen, müssen Sie sich nur die Personen ansehen, die am Montagmorgen an der Schwelle der FIL erscheinen. Einige von ihnen wollen das Prinzip der freien Energie nutzen, um Theorien des Geistes zu kombinieren, eine neue Grundlage für die Biologie zu schaffen und das Leben zu erklären. Andere hoffen, dass dieses Prinzip der Psychiatrie endlich ein funktionelles Verständnis des Gehirns vermittelt. Andere kommen mit dem Wunsch, Fristons Ideen zu nutzen, um die Blockaden in der KI-Forschung zu überwinden. Aber sie alle haben einen gemeinsamen Grund, hier zu sein: Die einzige Person, die das Prinzip der freien Energie von Karl Friston wirklich versteht, ist Karl Friston.
In Freestones BüroFreestone ist nicht nur einer der einflussreichsten Wissenschaftler auf seinem Gebiet. Er ist auch der produktivste. Mit 59 Jahren arbeitet er jeden Abend und jeden freien Tag und hat seit 2000 mehr als 1.000 wissenschaftliche Arbeiten veröffentlicht. Erst 2017 war er Hauptautor oder Co-Autor von 85 Publikationen - also etwa alle vier Tage.
Aus seiner Sicht ist ein solcher Auspuff aber nicht nur das Ergebnis einer ehrgeizigen Arbeitsmoral, sondern auch ein Zeichen für den Wunsch nach hartem Eskapismus.
Freestone zieht eine sorgfältig geschützte Linie zwischen der Außenwelt und der Innenwelt und schützt diese vor Eindringlingen, von denen viele offenbar mit "Sorge um andere Menschen" verbunden sind. Er bevorzugt private Gespräche auf der Bühne, um andere Menschen in angenehmer Entfernung zu halten. Er hat kein Handy. Er trägt immer blaue Hemden, die er im Verkaufsgeschäft in zwei Hälften kauft. Er hält Verstöße gegen seine wöchentliche Routine auf dem Queen Square für "nervig" und versucht daher zu vermeiden, andere Menschen beispielsweise auf internationalen Konferenzen zu treffen. Er hält seine Ideen nicht gern aufrecht.
Gleichzeitig spricht Friston klar und offen darüber, warum er sich mit Wissenschaft beschäftigt. Er findet es unglaublich beruhigend - ähnlich einer Rauchpause -, wenn er es schafft, in eine schwierige Aufgabe einzutauchen, deren Lösung Wochen dauert. Er schreibt ausdrücklich über seine Besessenheit, Wege zu finden, um den Lärm der Welt zu integrieren, zu vereinen und zu vereinfachen, für den er als Kind eine Vorliebe hatte.
Friston glaubt, dass sein Weg zur Entdeckung des Prinzips der freien Energie an einem heißen Sommertag begann, als er 8 Jahre alt war. Er und seine Familie lebten in der ummauerten englischen Stadt Chester in der Nähe von Liverpool, und irgendwie schickte ihn seine Mutter, um im Garten zu spielen. Er drehte den alten Baumstamm um und fand darunter mehrere Holzläuse - kleine Käfer mit einem äußeren Skelett, das einem Gürteltier ähnelte -, die sich zufällig, wie es ihm zunächst schien, auf der Suche nach Schutz und Dunkelheit bewegten. Nachdem er sie eine halbe Stunde lang beobachtet hatte, kam er zu dem Schluss, dass sie nicht wirklich nach einem Schatten suchten. "Es war eine Illusion", sagt Friston. "Eine Fantasie, über die ich nachgedacht habe."
Er erkannte, dass die Bewegungen von Holzläusen keinen bestimmten Zweck hatten, zumindest nicht in dem Sinne, in dem eine Person ein Ziel hat, aufgrund dessen sie im Auto sitzt und geschäftlich tätig ist. Kreaturenbewegungen waren zufällig; Sie bewegten sich einfach schneller und wurden von der Sonne erwärmt.
Freeston nennt dies seine erste wissenschaftliche Vermutung, den Moment, in dem „all diese unnatürlichen, anthropomorphen Erklärungen von Zweck, Überleben und all dem einfach in den Hintergrund getreten sind“, sagt er. "Und ich musste nur zuschauen, was los war." In gewisser Weise hätte es nicht anders kommen können. “
Fristons Vater war ein Bauingenieur, der in ganz England am Brückenbau arbeitete, und seine Familie zog ihm nach. Allein in den ersten zehn Jahren besuchte Freestone sechs verschiedene Schulen. Seine Lehrer wussten oft nicht, was sie mit ihm anfangen sollten, und er gewann den größten Teil seines fragilen Selbstwertgefühls, indem er Probleme selbst löste. Im Alter von 10 Jahren entwickelte er einen selbstkorrigierenden Roboter, der sich theoretisch auf einer unebenen Oberfläche bewegen, ein Glas Wasser bewegen und selbsteinstellende Antriebe mit Rückkopplungs- und Quecksilberwerten verwenden konnte. Die Schule lud sogar einen Psychologen ein, den Jungen zu fragen, wie er zu dieser Idee gekommen sei. „Du bist sehr schlau, Karl“, versicherte seine Mutter Freestone und nicht das letzte Mal. "Lassen Sie niemanden etwas anderes sagen." Er sagte, er glaube ihr nicht.
Als Teenager erlebte Friston einen weiteren Moment, ähnlich wie beim Beobachten von Holzläusen. Nachdem er ferngesehen hatte, kehrte er in sein Schlafzimmer zurück und bemerkte eine Kirsche, die vor dem Fenster blühte. Er wurde plötzlich von einem Gedanken getroffen, der ihn seitdem nicht mehr losgelassen hat. Es muss einen Weg geben, alles zu verstehen, ausgehend von nichts, dachte er. "Wenn ich von einem Punkt im gesamten Universum aus starten kann, kann ich dann alles andere bekommen, was ich brauche?" Er lag stundenlang auf dem Bett und machte seine ersten Versuche in diese Richtung. "Offensichtlich habe ich sie damals völlig gescheitert", sagt er.
Gegen Ende der High School wurden Friston und Klassenkameraden in einem frühen Experiment, das die psychologische Untersuchung der Persönlichkeit mithilfe von Computern umfasste, zu Probanden. Ihnen wurden Fragen gestellt, deren Antworten in Lochkarten gestanzt wurden, und sie wurden über Computer weitergeleitet, um die ideale Karriere für Schulkinder zu wählen. Freeston beschrieb, wie er Elektronik und Einsamkeit in der Natur mochte, und so bot ihm der Computer die Aufgabe an, Fernsehantennen zu installieren. Diese Option schien ihm nicht richtig zu sein, deshalb ging er zu einem Schulberater und sagte, dass er das Gehirn im Kontext von Mathematik und Physik studieren möchte. Der Berater sagte Friston, dass er Psychiater werden sollte, was zur Frustration von Friston bedeutete, dass er Medizin studieren musste.
Friston und der Berater verwechselten Psychiatrie mit Psychologie, was er in der Realität wahrscheinlich hätte tun sollen. Der Fehler erwies sich jedoch als nützlich, da er Friston auf dem Weg zum Studium von Körper und Geist zu einer der Erfahrungen führte, die sein Leben am meisten prägten.
Nach Abschluss seines Medizinstudiums zog Friston nach Oxford und verbrachte zwei Jahre als Praktikant im Littlemore Victorian Hospital. Das Krankenhaus wurde im Rahmen des "Gesetzes über Schlafwandeln" im Jahre 1845 gegründet [wonach Menschen mit psychischen Erkrankungen eher wie Patienten in Krankenhäusern und weniger wie Kriminelle und Ausgestoßene behandelt wurden, die in "Schutzräumen" zusammengekauert waren. transl.] und sollte ursprünglich dazu beitragen, alle „armen Schlafwandler“ von Arbeitshäusern in Krankenhäuser zu bringen. Mitte der 1980er Jahre, als Freeston sich dort niederließ, war es eines der letzten Schutzhütten in den Hinterhöfen englischer Städte.
Friston wurde eine Gruppe von 32 chronischen Schizophrenen zugewiesen, den unangenehmsten Patienten in Littlemore, deren Behandlung größtenteils nur eine Schlussfolgerung bedeutete. Für Friston, der sich an seine Patienten mit offensichtlicher Nostalgie erinnerte, war dies eine klare Hilfe dafür, wie leicht die Verbindungen des Gehirns unterbrochen werden. "Es war ein großartiger Ort zum Arbeiten", sagt er. "Eine kleine Gemeinschaft intensiver und farbenfroher Psychopathologie."
Zweimal in der Woche leitete er 90-minütige Gruppentherapiesitzungen, in denen Patienten ihre Krankheiten gemeinsam aussortierten - etwas, das an die heutigen „Ask Carl“ -Treffen erinnert. Die Gruppe umfasste farbenfrohe Charaktere, die auch 30 Jahre später noch die mentalen Prozesse von Friston inspirieren.
Da war Hilary (die Namen der Patienten änderten sich), die aussah, als könnte sie die Chefköchin in der Serie „ Downton Abbey “ spielen, aber bevor Sie nach Littlemore kommen, enthauptete sie ihre Nachbarin mit einem Küchenmesser, weil sie beeindruckt war von dem, was er wurde eine böse Krähe von der Größe eines Mannes.Da war Ernest, der eine Schwäche für pastellfarbene Strickjacken von Marks & Spencer und passende Turnschuhe hatte und "der unverbesserlichste und ungezügelteste Pädophile von allen war, den man sich vorstellen kann", sagt Friston.Es gab auch Robert, einen agilen jungen Mann, der am Institut studieren konnte, wenn er nicht an schwerer Schizophrenie litt. Er war besessen davon, über die Scheiße der Engel nachzudenken; Er sprach darüber, ob diese Substanz ein Fluch oder ein Segen war, ob sie für das menschliche Auge sichtbar war und dass andere Menschen ähnliche Fragen nicht stellten. Freestone glaubte, dass das Konzept der Engelsscheiße ein Wunder war. Es zeigte die Fähigkeit von Menschen mit Schizophrenie, Konzepte zu entwickeln, die für Menschen mit einem Gehirn, das in einem bekannteren Modus funktioniert, nicht so leicht zugänglich sind. "Es ist extrem schwierig, sich so etwas wie Engelsscheiße auszudenken", sagt Freestone mit etwas, das wie Bewunderung aussieht. "Ich würde nicht erfolgreich sein."Nach Littlemore verbrachte Friston den größten Teil der frühen neunziger Jahre damit, mithilfe der damals relativ neuen Technologie - der Positronenemissionstomographie - zu verstehen, was im Gehirn von Menschen mit Schizophrenie vor sich ging. Unterwegs erfand er das statistische parametrische Markup. Friston war fest davon überzeugt, dass Technologie frei geteilt, nicht patentiert und monetarisiert werden sollte (was für die damalige Zeit ungewöhnlich war), was erklärt, warum sich diese Technik so weit verbreitet hat. Friston könnte ans andere Ende der Welt fliegen - zum Beispiel zu den National Institutes of Health in Bethesda -, um Technologie mit anderen Forschern zu teilen. „Ich stieg buchstäblich mit einem Stück biometrischen Films in ein Flugzeug, fuhr es dorthin, lud es herunter, verbrachte den ganzen Tag damit, es zum Laufen zu bringen, brachte jemandem bei, damit zu arbeiten.und ging dann nach Hause, um sich auszuruhen “, sagt Friston. "So funktionierte damals Open Source-Software."Friston kam 1994 auf dem Queen Square an und mehrere Jahre hintereinander befand sich sein Büro bei FIL nur wenige Meter von der neurobiologischen Abteilung von Gatsby Computing entfernt. Diese Abteilung, in der Forscher Theorien der Wahrnehmung und des Lernens von Lebewesen und Maschinen studieren, wurde von ihrem Gründer, kognitiven Psychologen und Informatiker Joffrey Hinton geleitet. FIL erlangte den Ruf eines wichtigen Labors für Bildgebung des Gehirns, und Gatsby wurde zu einem Trainingslager für Neurowissenschaftler, die daran interessiert waren, mathematische Modelle zur Untersuchung des Nervensystems anzuwenden.Freestone infizierte sich wie viele andere mit Hintons "kindlicher Begeisterung" für völlig nicht-kindische statistische Modelle und freundete sich mit ihm an.Im Laufe der Zeit überzeugte Hinton Froiston, dass der beste Weg, sich das Gehirn vorzustellen, darin bestand, es als Bayes'sche Wahrscheinlichkeitsmaschine zu betrachten. Diese Idee stammt aus dem 19. Jahrhundert und den Werken von Hermann von Helmholtz , und das Gehirn organisiert Berechnungen und Empfindungen nach der probabilistischen Methode, macht ständig Vorhersagen und passt den Standpunkt basierend auf Eingaben der Sinne an. Nach der derzeit gängigsten Ansicht ist das Gehirn eine "Abschlussmaschine", die versucht, "Vorhersagefehler" zu minimieren.Im Jahr 2001 verließ Hinton London und ließ sich an der Universität von Toronto nieder, wo er zu einer der wichtigsten Persönlichkeiten auf dem Gebiet der künstlichen Intelligenz wurde und den Grundstein für modernste Forschung auf dem Gebiet des tiefen Lernens legte.Doch bevor er ging, kam Friston zum letzten Mal zu einem Besuch bei einem Freund nach Gatsby. Hinton beschrieb eine neue Technologie, die er erfunden hat und die es Computerprogrammen ermöglicht, menschliche Entscheidungen effektiver zu emulieren - es war der Prozess der Integration der Eingabedaten vieler probabilistischer Modelle, die heute im maschinellen Lernen als „Expertenergebnis“ bekannt sind.Das Treffen traf Freestone. Er ließ sich von Hintons Ideen inspirieren und sandte ihm im Rahmen der intellektuellen Zusammenarbeit eine Reihe seiner Notizen zu seiner Idee, die scheinbar „unverbundenen anatomischen, physiologischen und psychologischen Eigenschaften des Gehirns“ zu kombinieren. Friston veröffentlichte diese Notizen im Jahr 2005 - dies war das erste von Dutzenden von Werken, in denen er sein Prinzip der freien Energie entwickeln wird.
Decke mit einem PorträtAndrei Markov im Büro von Karl Friston: „hält Ihre inneren Verhältnisse seit 1856 warm“