Ang mga misteryo ng paggana ng utak ng tao ay palaging nababagabag sa mga siyentipiko. Palaging may mga pagtatangka na gayahin ang utak ng tao. Ang Human Brain Project ay isa sa gayong pagtatangka. Sa anong yugto ang mga siyentipiko? May mga tagumpay ba?
Ang utak ng tao ay ang pinaka mahiwagang biological computer na alam natin. Sa katunayan, hindi sapat ang alam natin tungkol dito, sa kabila ng mga pagsisikap ng mga siyentipiko na malaman ang tungkol dito sa lalong sopistikadong paraan sa paglipas ng mga siglo. Tanging ang mga pinakabagong teknolohiya lamang ang makapagbibigay sa atin ng tunay na kaalaman tungkol sa kung saan maaari lamang nating hulaan noon. Hindi nito binabago ang katotohanang malayo pa tayo sa ganap na kamalayan. Sa anong yugto ang mga modernong siyentipiko?
Kawili-wili din: Ano ang mga neural network at paano ito gumagana?
Ang terminong "artificial intelligence"
Noong 1950s, nang unang lumitaw ang terminong "artificial intelligence" sa agham at matagumpay na napatunayan ng mga mananaliksik ng AI na maaari mong turuan ang isang makina na gawin ang mga bagay na hindi mo kayang gawin sa iyong sarili, nasasabik sila tungkol dito. Ang simpleng posibilidad na ang isang makina ay maaaring matuto, patunayan ang mga teorema sa matematika sa sarili nitong (ginawa ito, halimbawa, sa programang Logic Theorist na binuo noong 1955 ni Allen Newell at Herbert Simon), o maglaro ng mga checker at talunin ang isang tao (programa ni Arthur Si Samuel, isang inhinyero ng IBM, na kalaunan ay isang propesor sa Stanford University), ang nanguna sa siyentipikong mundo na maniwala na ang isang kumpletong simulation ng utak ng tao ay ilang taon na lang.
Lumipas ang mga dekada, at sa kabila ng napakalaking paglaki ng kapangyarihan sa pag-compute, ang pagbuo ng mga artipisyal na neural network at mga algorithm ng AI na may malalim na pag-aaral ng makina, malayo pa rin tayo sa pagtulad sa kahit na mga fragment ng utak. Sa madaling salita, ang mga pioneer ng AI sa ikalawang kalahati ng ika-20 siglo ay lubos na minamaliit ang mga kakayahan nitong "mala-halaya na masa" sa ating mga pagong, na 90% ng tubig.
Kawili-wili din: ChatGPT: Mga simpleng tagubilin para sa paggamit
Ang utak ay kumplikado
Sa pagsilang, ang utak ng tao ay tumitimbang ng humigit-kumulang 300 g. Ang isang ganap na nabuong utak ng may sapat na gulang ay tumitimbang ng humigit-kumulang 1,5 kg. Ang 1,5 kg na ito ay naglalaman ng ating buong uniberso at lahat ng mga kakayahan sa pag-iisip na mayroon tayo. Hindi lamang ang mga may kamalayan, tulad ng abstract na pag-iisip, pagkamalikhain, kundi pati na rin ang mga hindi natin nalalaman: motility ng mga paggalaw, kontrol sa sistema ng sirkulasyon, paghinga at marami pa.
Ito ay isang tanyag na pahayag sa mga siyentipiko na ang utak ng tao ay binubuo ng humigit-kumulang 100 bilyong neuron. Hindi natin alam ang eksaktong bilang nila, at maaaring mag-iba ito sa bawat indibidwal ng uri ng tao. Ngunit ipagpalagay natin na ito ay totoo, at ang bilang na ito ay hindi masyadong maliit. Ang 100 bilyon ay marami, ngunit ang mga modernong supercomputer ay maaaring gayahin ang mas malalaking bagay. Gayunpaman, ang problema ay ang isang neuron ay isang bagay na mas kumplikado kaysa, halimbawa, isang texel sa 3D graphics, isang pixel sa isang imahe, o anumang iba pang bagay na maaaring ilarawan gamit lamang ang isang maliit na piraso ng code.
Ang mga neuron sa ating utak ay konektado sa isa't isa. Ang mga ito ay hindi pisikal na mga koneksyon, dahil ang mga electrical impulses na nabuo sa mga indibidwal na neuron ay mabilis na kumakalat sa buong katawan, na halos gagawing imposibleng gumana. Ang paghahatid ng impormasyon sa ating utak ay batay sa parehong kuryente (impulses) at chemistry (neurotransmitters). Ang bawat neuron (alalahanin natin ang sikat na larawan ngayon ng isang neuron bilang isang "puno" na may mga katangiang dendrite) ay maaaring konektado sa iba sa tulong ng hanggang sampung libong synaptic na koneksyon.
Sumang-ayon, 10000 koneksyon mula sa isang nerve cell ay isang mas mataas na antas ng pagiging kumplikado kaysa sa logic gate sa transistors. Kung susubukan nating bilangin ang bilang ng lahat ng posibleng koneksyon sa pagitan ng mga neuron at ng mga estado na maaari nilang makuha sa anumang naibigay na sandali (isa lang), makakakuha tayo ng malaking bilang na higit na lumampas sa tinantyang bilang ng mga atomo sa buong nakikitang uniberso. Gamit ang diskarteng ito, maraming mga siyentipiko na dalubhasa sa neurobiology at mayroon ding background sa computer science ay naniniwala na, kahit na sa kasalukuyang antas ng kaalaman at ang inaasahang pag-unlad nito, ang isang kumpletong simulation ng naturang kumplikadong organ ay isang gawain na lalampas sa aming mga kakayahan para sa mahabang panahon. Ngunit hindi ito nangangahulugan na ang mga siyentipiko ay walang ginagawa at walang nakamit. Tingnan natin ang ilang mga proyekto na naglalayong gayahin, kung hindi ang buong isip ng tao, kung gayon kahit isang bahagi nito.
Basahin din: 7 Pinakaastig na Paggamit ng ChatGPT
40 minuto at isang segundo
Noong 2013, nagsanib-puwersa ang mga Japanese scientist mula sa Okinawa Institute of Technology at mga mananaliksik ng German mula sa Forschungszentrum Jülich at ginamit ang isa sa pinakamakapangyarihang supercomputer sa ating planeta noong panahong iyon (tinawag na K Computer, pinuno ng listahan ng Top500 noong 2011) na may kapangyarihan sa pag-compute. ng 8,16 PFLOPS (o 8,16 quadrillion floating-point operations kada segundo) para subukang gayahin ang isang slice lang ng utak. Sa kabuuan, ang simulation ay binubuo ng pagmamapa sa gawain ng 1,73 bilyong neuron, na magkasamang lumikha ng isang network ng 10,4 trilyong synaptic na koneksyon. Iyan ay higit pa sa 1 porsyento ng potensyal ng biological na "halaya" na na-stuck sa iyong bungo. Ginamit ng simulation ang buong lakas ng 82944 Sparc64 VIIIfx processors (isang system ay may clock frequency na 2 GHz at 8 core). Gumagana ba ang diskarteng ito?
Ayon sa mga siyentipiko, oo, ngunit sa kabilang banda... depende ito sa kung paano mo ito titignan. Humigit-kumulang 40 minuto ng operasyon ng supercomputer na ito ay tumagal para sa isang simulation na 1 segundo lamang ng operasyon ng nabanggit na fragment ng neural network ng utak. Samakatuwid, kahit na ang katotohanan na ang simulation ay natupad sa lahat ay maaaring tawaging isang tagumpay, ang mga epekto, ang oras ng pagkalkula at ang dami ng simulation ay nagpapakita kung ano ang isang malaking problema na kinakaharap natin dito. At dapat tandaan na sa pagtaas ng bilang ng mga neuron, ang pagiging kumplikado ng synaptic network ay tumataas hindi linearly, ngunit exponentially! Kung kahit na ang kasalukuyang pinakamabilis na American supercomputer Frontier, na tumatakbo sa Oak Ridge National Laboratory at may kapangyarihan sa pag-compute na hanggang 1102 PFLOPS, ibig sabihin, 135 beses na mas malaki kaysa sa nabanggit na Japanese K Computer, ay ginamit para sa parehong gawain, hindi ito nangangahulugan na maaaring gayahin ng Frontier (na may parehong mga parameter ng modelo) ang isang neural network na 135 beses na mas malaki. Ang parehong simulation ng isang tunay na segundo ng isang network ng 1,73 bilyong neuron ay tatagal sa isang American supercomputer hindi 40 minuto, ngunit mas mababa sa 18 segundo. Ngunit ito ay higit pa sa isang real-time na simulation ng network, at ito ay isang maliit na bahagi lamang ng kung ano ang nasa isip natin. Ang pagtulad sa mga gawain ng buong isip ay nabibilang pa rin sa larangan ng science fiction. Ngunit sinusubukan pa rin ng mga siyentipiko.
Basahin din: Tungkol sa mga quantum computer sa simpleng salita
European Human Brain Project
Ang Human Brain Project (HBP) sa mga tuntunin ng sukat nito at ang mga pondong inilalaan para sa proyektong pang-agham na ito ay maihahambing sa isa pang proyektong nauugnay sa tao - ang sikat na proyektong "Human Gene", na tumagal mula 1990 hanggang 2003. Upang lubos na maunawaan ang genome ng tao, ang Human Brain Project ay naglalayong tulungan ang mga siyentipiko na mas maunawaan ang ating utak. Gayunpaman, ang Human Brain Project, na nagpapatuloy mula noong 2013 at orihinal na dapat na magtatapos pagkatapos ng isang dekada ng pananaliksik (ibig sabihin, noong 2023), ay hindi man lang lumalapit sa pagtulad sa buong utak. Kaya, anong mga layunin ang pinaplano ng mga siyentipiko na makamit sa pananaliksik na ito?
Ang pangunahing layunin ng HBP ay hindi gayahin ang buong utak, dahil umaasa ako na naipakita na natin na ang gawaing ito ay lampas sa mga kakayahan ng ating sibilisasyon ngayon. Ang layunin ay upang hindi bababa sa bahagyang makabisado ang pagiging kumplikado ng utak. Makakatulong ito sa pag-unlad ng mga agham gaya ng medisina, computer science, neurolohiya, gayundin sa pagbuo ng mga teknolohiya na ang gawain ay hango sa kung paano gumagana ang ating isipan.
Isa sa mga resulta ng proyekto ng HBP ay ang paglikha ng isang digital platform para sa pananaliksik sa utak, ang EBRAINS. Ang EBRAINS ay isang open source na platform na nagbibigay-daan sa mga mananaliksik mula sa buong mundo na gumamit ng mga digital na tool na available sa isang secure na cloud environment. Sa madaling salita, ang EBRAINS ay nagbibigay sa mga siyentipiko ng mga tool upang magmodelo at magsuri sa paggana ng mga indibidwal na bahagi ng utak.
Ang isang ganoong tool ay ang virtual brain simulation program na nilikha ng HBP at EBRAINS. Ang tool na ito ay ganap na hindi maaaring gayahin ang gawain ng buong utak, ngunit pinapayagan nito, halimbawa, ang mga mananaliksik ng mga bagong gamot na gayahin ang kanilang mga epekto sa mga grupo ng mga neuron. Ito, sa turn, ay magbibigay-daan sa mga siyentipiko na bumuo ng mga bagong paggamot na kapaki-pakinabang para sa mga kumplikadong sakit tulad ng Alzheimer's disease, depression, Parkinson's disease, at higit pa.
Kawili-wili din:
- Kaya, magsalita o hindi magsalita? Itinanggi ni Musk ang pakikipag-usap kay Putin. Pero may "pero"
- Ang modernong artilerya ay ang sobrang sandata ng Ukraine. At bakit nandito si Elon Musk?
Inisyatiba ng US BRAIN
Ang isang mas malaki at mas bagong proyekto na pinasimulan ng mga institusyong pananaliksik sa Amerika ay ang US BRAIN Initiative. Ito ay isa pang multi-year, multi-bilyong dolyar na proyekto sa pananaliksik na naglalayong imapa ang koneksyon ng tao. Ano ang koneksyon? Ito ay isang set ng nerve connections ng organismong ito. Kung paanong ang genome ay isang kumpletong mapa ng genetic chain, at ang proteome ay isang kumpletong mapa ng mga protina ng isang partikular na organismo. Alam na natin ang genome ng tao, bilyun-bilyong dolyar ang halaga ng pagtuklas nito. Ngayon, malawak na magagamit ang pagsusuri ng genome at, halimbawa, ang mga pagsusuri sa genetic para sa pagkakaroon ng depekto ay nagkakahalaga ng ilang daang dolyar. Ang isang kumpletong genome ay bahagyang mas mahal, ngunit mas mababa pa rin ang mga order ng magnitude kaysa sa halaga ng unang binasa ng DNA ng tao.
Bumalik tayo sa Connectome at sa proyekto ng American BRAIN. Ano ang layunin ng proyektong ito? Si Josh Gordon, direktor ng US National Institute of Mental Health sa Bethesda, Maryland, ay nagsabi: "Ang pag-alam sa lahat ng uri ng mga selula ng utak, kung paano sila kumonekta sa isa't isa at kung paano sila nakikipag-ugnayan ay magbubukas ng isang buong bagong hanay ng mga terapiya na ngayon ay ginagawa natin. hindi man lang maisip." Sa kasalukuyan, ang pinakamalaking catalog sa mundo ng mga uri ng nerve cell ay ginagawa at sistematikong binuo. Ang catalog na ito, na tinatawag na BRAIN Initiative Cell Census Network (BICCN), ay naglalarawan kung gaano karaming iba't ibang uri ng mga cell ang nasa utak, sa anong mga proporsyon ang nangyayari, kung paano ang mga ito ay spatially na ipinamamahagi, at kung anong mga pakikipag-ugnayan ang nagaganap sa pagitan nila.
Saan nagmula ang diskarteng ito? Mula sa pangangailangan na maunawaan kung paano gumagana ang utak. Ang mga bentahe ng diskarteng ito ay ipinaliwanag sa isang pahayag sa Kalikasan ng neuroscientist na si Christoph Koch, punong siyentipiko ng programang MindScope, na ipinatupad ng Allen Institute for Brain Science sa Seattle: "Tulad ng walang saysay sa kimika kung wala ang periodic table ng elemento, walang magiging kahulugan sa pag-unawa sa utak nang hindi nauunawaan ang pagkakaroon at paggana ng mga indibidwal na uri ng mga selula."
Kung hypothetically nakamit natin ang teknolohikal na potensyal na makapag-scan ng cell sa pamamagitan ng cell at, halimbawa, muling likhain ang utak ng tao, ang gayong diskarte ay nangangahulugan na kahit na nagtagumpay tayo (na hindi makatotohanan ngayon), hindi pa rin natin mauunawaan kung bakit ang gumagana ang utak gaya ng nangyayari. At hindi mahalaga kung pinag-uusapan natin ang utak bilang isang buhay na biological organ o ang digital, hypothetically cloned na katapat nito. UTAK at direktoryo BICCN ay mga panimulang punto para sa pag-unawa sa istraktura at pagpapatakbo ng bawat neural circuit, at samakatuwid para sa pag-unawa sa kumplikadong pag-uugali na namamahala sa lahat ng mga species na may isang organ na kasing kumplikado ng utak.
Nagpapatuloy ang pananaliksik, at patuloy na ipinapakita ng mga siyentipiko ang kanilang mga bagong tagumpay sa isang espesyal na nilikhang website. Samakatuwid, sigurado ako na sa lalong madaling panahon mas maraming mga kagiliw-giliw na pagtuklas ang naghihintay sa amin.
Interesante din:
Sa lalong madaling panahon magiging posible na alisin ang utak ng lahat nang hindi kinakailangan...