קידוד חיזוי

קידוד חיזוי (באנגלית: Predictive Coding; ידוע גם כעיבוד חיזויי או Predictive Processing) הוא מסגרת תאורטית במדעי המוח החישוביים, בפסיכולוגיה קוגניטיבית ובנוירו-מדע, הגורסת כי המוח פועל כמערכת חיזוי פעילה והיררכית. המוח מייצר תחזיות מתמשכות לגבי הקלט החושי הצפוי על סמך מודלים פנימיים, משווה אותן למציאות ומשתמש ב-טעות חיזוי (Prediction Error) – הפער בין התחזית לקלט בפועל – כדי לעדכן את המודלים ולצמצם אי-ודאות. 

התאוריה מציגה את המוח לא כקולטן פסיבי של מידע, אלא כמנוע הסקה בייסיאני שמטרתו למזער הפתעות חושיות ולחסוך אנרגיה חישובית. היא קשורה קשר הדוק לעקרון האנרגיה החופשית שפותח על ידי קרל פריסטון.

 חוויה ותפיסה 
אנו חווים את העולם כיציב ורציף: כוס נשארת במקום כשאנו ממצמצים, וקולות מגיעים בסנכרון עם תנועות שפתיים. עם זאת, הקלט החושי הגולמי המגיע אל המוח הוא "רועש", מקוטע ומלא חורים. המוח אינו מעבד את כל המידע מחדש בכל רגע נתון; במקום זאת, הוא מנחש מראש מה עומד לקרות, מדכא את עיבוד המידע הצפוי ומפנה משאבים לעיבוד "הפתעות" בלבד. כך נוצרת תחושת מציאות חלקה תוך חיסכון אנרגטי עצום. 

דוגמאות בולטות לכך ניתן למצוא באשליות אופטיות, שבהן תחזיות חזקות של המוח "גוברות" על הקלט החושי הפיזיקלי, או בהומור, שבו הפואנטה שוברת את הציפייה שנבנתה ויוצרת תובנה מיידית דרך טעות חיזוי.Hohwy, J. (2013). The Predictive Mind. Oxford University Press.

 מנגנון הפעולה 
ביסודו של קידוד החיזוי עומד מודל גנרטיבי היררכי המורכב משכבות המעבדות מידע בשני כיוונים מקבילים:
 זרם יורד (Top-down): שכבות גבוהות מייצרות תחזיות מופשטות על הגורמים לגירויים בעולם ושולחות אותן לשכבות נמוכות יותר.
 זרם עולה (Bottom-up): שכבות נמוכות מקבלות את הקלט החושי, משוות אותו לתחזית ומחשבות את "טעות החיזוי".
 לולאת עדכון: במקום להעביר את כל המידע החושי הלאה, המוח מעביר מעלה רק את "טעות החיזוי" כדי לעדכן את המודל הפנימי.

מה שנראה לעיתים כ"תקלה" במערכת – כלומר, פער בין המצפה למצוי – הוא למעשה המנגנון המכונן שמאפשר למידה. ללא טעות חיזוי, המערכת לא הייתה יכולה לעדכן את תפיסת המציאות שלה או להסתגל לשינויים בסביבה.Rao, R. P., & Ballard, D. H. (1999). Predictive coding in the visual cortex. Nature Neuroscience, 2(1), 79-87.

 תכלית וגבולות גזרה 
התכלית המרכזית של קידוד החיזוי היא שימור האורגניזם באמצעות צמצום אי-הוודאות והקטנת "הפתעות" שעלולות להיות מסוכנות. המוח פועל לצמצום צריכת משאבים: אם הקלט תואם לחיזוי, אין צורך להשקיע אנרגיה בעיבודו. 

עם זאת, למנגנון קיימים גבולות גזרה ונקודות תורפה:
 משקל טעות החיזוי: המוח צריך להחליט מתי טעות נובעת מ"רעש" זמני (כמו ערפל) ומתי היא מעידה על שינוי אמיתי בעולם (כמו הופעת טורף).
 הפרעות נפשיות: שיבוש באיזון זה עשוי להסביר תופעות קליניות. הלוצינציות בסכיזופרניה עשויות לנבוע ממתן משקל יתר לתחזיות פנימיות על פני המציאות, בעוד שאוטיזם עשוי להיות מאופיין במתן משקל יתר לטעויות חיזוי קטנות, מה שמוביל להצפה חושית ולקושי בהכללה.Friston, K. J., & Stephan, K. E. (2007). Free-energy and the brain. Synthese, 159(3), 417-458.

 היסטוריה 
שורשי התאוריה מצויים בעבודתו של הרמן פון הלמהולץ במאה ה-19, שתיאר את התפיסה כ"הסקה לא-מודעת". בסוף שנות ה-90 פותחו מודלים חישוביים ראשונים על ידי ראג'ש ראו ודנה באלארד. בעשור השני של המאה ה-21, הפכה התאוריה לאחת הדומיננטיות במדעי המוח, בעיקר בזכות עבודתו של קרל פריסטון שקישר אותה לעקרונות תרמודינמיים של אנטרופיה ושימור אנרגיה.

 ראו גם 
 אשליה אופטית
 דיסוננס קוגניטיבי

 לקריאה נוספת 
 Andy Clark, Surfing Uncertainty: Prediction, Action, and the Embodied Mind, Oxford University Press, 2016.

 הערות שוליים 

קטגוריה:פסיכולוגיה קוגניטיבית
קטגוריה:מדעי המוח