Život u digitalnom svijetu: kako je računalna tehnologija ugrađena u mozak?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-16 16:06

Naš mozak je prilagođen za život u špilji, a ne za obradu neprekidnih tokova informacija – studije pokazuju da je stao u svom evolucijskom razvoju prije 40-50 tisuća godina. Psihofiziolog Alexander Kaplan u svom predavanju "Kontakt s mozgom: stvarnosti i fantazije" ispričao je koliko dugo će se osoba moći nositi sa životom u uvjetima ogromnih autocesta, kretanja planetom i beskrajnih dolazaka, a također i kako sami možemo popraviti ili sve pokvariti uz pomoć umjetne inteligencije…

Zamislite situaciju: osoba dođe u trgovinu, odabere kroasan, da ga na blagajnu. Pokazuje ga drugoj blagajnici i pita: "Što je ovo?" On odgovara: "40265". Blagajnici više nije važno kako se kroasan zove, bitno je da je "40265", jer računalo u blagajni percipira brojeve, a ne nazive lepinja. Postupno sve uranja u digitalni svijet: živimo pored računalne tehnologije, koja fizičke objekte shvaća kao digitalne, i prisiljeni smo se prilagođavati. Bliži se era Interneta stvari, kada će svi fizički objekti biti predstavljeni u digitalnom obliku, a internet će postati vlasnik u našem hladnjaku. Sve će se vrtjeti kroz brojeve. No, problem je u tome što je intenzitet protoka informacija već prevelik za naše uši i oči.

Nedavno je razvijena metoda za točno određivanje broja živčanih stanica u mozgu. Ranije se vjerovalo da ih ima 100 milijardi, ali ovo je vrlo približna brojka, jer su mjerenja provedena ne sasvim ispravnom metodom: uzeli su maleni komadić mozga, pod mikroskopom izbrojali broj živčanih stanica u njemu, što je zatim pomnoženo s ukupnim volumenom. U novom eksperimentu, homogena masa mozga miješana je u mikseru i prebrojane su jezgre živčanih stanica, a kako je ta masa homogena, dobivena količina se može pomnožiti s ukupnim volumenom. Ispalo je 86 milijardi. Prema tim izračunima, miš, primjerice, ima 71 milijun živčanih stanica, a štakor 200. Majmuni imaju oko 8 milijardi živčanih stanica, odnosno razlika s čovjekom je 80 milijardi. Zašto je kretanje životinja bilo progresivno i zašto je raskid s čovjekom bio tako oštar? Što mi možemo učiniti a majmuni ne mogu?

Najmoderniji procesor ima dvije do tri milijarde operativnih jedinica. Osoba ima 86 milijardi samo živčanih stanica, koje nisu identične operativnoj jedinici: svaka od njih ima 10-15 tisuća kontakata s drugim stanicama i upravo se u tim kontaktima rješava pitanje prijenosa signala, kao u operativnom jedinice tranzistora. Ako ovih 10-15 tisuća pomnožite s 86 milijardi, dobit ćete milijun milijardi kontakata – toliko je operativnih jedinica u ljudskom mozgu.

Mozak slona težak je četiri kilograma (u najboljem slučaju ljudski jedan i pol) i sadrži 260 milijardi živčanih stanica. Od majmuna nas dijeli 80 milijardi, a slon je duplo udaljeniji od nas. Ispada da broj stanica nije u korelaciji s intelektualnim razvojem? Ili su slonovi otišli drugim putem, a mi ih jednostavno ne razumijemo?

Činjenica je da je slon velik, ima puno mišića. Mišići su građeni od vlakana veličine čovjeka ili miša, a budući da je slon puno veći od čovjeka, ima više mišićnih vlakana. Mišiće kontroliraju živčane stanice: njihovi procesi pristaju svakom mišićnom vlaknu. Sukladno tome, slonu treba više živčanih stanica, jer ima više mišićne mase: od 260 milijardi živčanih stanica slona, 255 ili 258 milijardi je odgovorno za kontrolu mišića. Gotovo sve njegove živčane stanice nalaze se u malom mozgu, koji zauzima gotovo polovicu mozga, jer se tamo računaju svi ti pokreti. Istina, 86 milijardi ljudskih živčanih stanica smješteno je i u malom mozgu, ali ih je u korteksu ipak znatno više: ne dvije ili tri milijarde, kao kod slona, nego 15, pa naš mozak ima nemjerljivo više kontakata od slonova. Što se tiče složenosti neuronske mreže, ljudi su značajno prestigli životinje. Čovjek pobjeđuje kombinatornim vještinama, to je bogatstvo moždane materije.

Mozak je vrlo složen. Za usporedbu: ljudski genom sastoji se od tri milijarde uparenih elemenata odgovornih za kodiranje. Ali kodovi u njemu su potpuno drugačiji, pa se mozak ne može usporediti s genomom. Uzmimo najjednostavnije stvorenje - amebu. Potrebno joj je 689 milijardi parova kodirajućih elemenata – nukleotida. U ruskom jeziku postoje 33 elementa kodiranja, ali od njih se može napraviti 16 tisuća riječi Puškinovog rječnika ili nekoliko stotina tisuća riječi jezika u cjelini. Sve ovisi o tome kako su same informacije sastavljene, kakav je kod, koliko je kompaktan. Očito, ameba je to učinila krajnje neekonomično, jer se pojavila u zoru evolucije.

Problem s mozgom je što je on normalan biološki organ. Evolucijski je stvoren kako bi se živo biće prilagodilo svojoj okolini. Zapravo, mozak je stao u svom evolucijskom razvoju prije 40-50 tisuća godina. Istraživanja pokazuju da je kromanjonac već posjedovao kvalitete koje posjeduje moderni čovjek. Bile su mu dostupne sve vrste posla: prikupljanje materijala, lov, podučavanje mladeži, krojenje i šivanje. Posljedično, imao je sve osnovne funkcije - pamćenje, pažnju, razmišljanje. Mozak se nije imao kamo razvijati iz jednostavnog razloga: čovjek je postao toliko inteligentan da je mogao prilagoditi uvjete okoline kako bi odgovarali svom tijelu. Ostale životinje morale su mijenjati svoje tijelo za okolišne uvjete, za što su potrebne stotine tisuća i milijune godina, ali mi smo sebi u potpunosti promijenili okoliš u samo 50 tisuća.

Mozak je doživotno zatvoren u pećini. Je li spreman za moderne palače i tokove informacija? malo vjerojatno. Ipak, priroda je ekonomična, ona izoštrava životinju za stanište u kojem postoji. Čovjekovo okruženje se, naravno, promijenilo, ali njegova se bit malo razlikovala. Unatoč dramatičnim promjenama koje su se dogodile od antike, mehanika okoliša u rutinskom smislu ostala je ista. Kako se promijenila aktivnost dizajnera koji prave raketu umjesto Žigulija? Naravno, postoji razlika, ali smisao djela je isti. Sada se okruženje iz temelja promijenilo: ogromne autoceste, beskrajni telefonski pozivi, a sve se to dogodilo u samo 15-35 godina. Kako će se špiljski uglačan mozak nositi s ovim okruženjem? Multimedija, ogromne, neadekvatne brzine protoka informacija, nova situacija s kretanjima po planetu. Postoji li opasnost da mozak više ne može izdržati takva opterećenja?

Postoji studija o učestalosti ljudi od 1989. do 2011. godine. U posljednjih 20 godina smrtnost od kardiovaskularnih i onkoloških bolesti je smanjena, ali se broj neuroloških poremećaja (problemi s pamćenjem, anksioznost) u isto vrijeme naglo povećava. Neurološke se bolesti još uvijek mogu objasniti problemima u ponašanju, ali broj psihičkih bolesti jednako brzo raste, a istodobno postaju kronične. Ove statistike su signal da se mozak više ne može nositi. Možda se to ne odnosi na sve: netko ide na predavanja, čita knjige, nekoga sve zanima. Ali mi se rađamo drugačiji, pa je nečiji mozak bolje pripremljen zbog genetske varijacije. Udio osoba s neurološkim bolestima postaje vrlo značajan, a to govori da je proces išao u lošem smjeru. Treće tisućljeće nas izaziva. U zonu smo ušli kada je mozak počeo slati signale da okruženje koje smo stvorili za njega nije korisno. Postalo je složenije od onoga što nam mozak može pružiti u smislu prilagodbe. Zaliha alata naoštrenog za špilju počela se iscrpljivati.

Jedan od faktora koje je stvorio čovjek koji pritišću ljudski mozak je da su mnoge odluke sada povezane s vjerojatnošću ozbiljne pogreške, a to uvelike komplicira izračune. Prije je sve što smo naučili bilo lako automatizirano: jednom smo naučili voziti bicikl, a onda se mozak o tome nije brinuo. Sada postoje procesi koji nisu automatizirani: moraju se stalno nadzirati. Odnosno, moramo ili pozvati hitnu pomoć ili se vratiti u špilje.

Koje naprednije načine rješavanja ovog problema imamo? Možda se isplati kombinirati s umjetnom inteligencijom, koja će poboljšati protok: smanjiti brzinu tamo gdje je prevelika, isključiti iz vidnog polja informacije koje su trenutno nepotrebne. Automatski kontroleri koji nam mogu pripremiti informacije slični su primarnim tehnikama kuhanja: žvaču je tako da se može konzumirati bez trošenja puno energije. Kada je čovjek počeo kuhati hranu na vatri, došlo je do vrlo velikog proboja. Čeljusti su postale manje, a u glavi je bilo mjesta za mozak. Možda je došao trenutak da seciramo informacije oko nas. Ali tko će to učiniti? Kako spojiti umjetnu inteligenciju i prirodnu inteligenciju? I tu se pojavljuje takav koncept kao što je neuronsko sučelje. Omogućuje izravan kontakt mozga s računalnim sustavom i postaje analogom kuhanja hrane na vatri za ovu fazu evolucije. U takvom trojcu moći ćemo postojati još 100-200 godina.

Kako to implementirati? Umjetna inteligencija u svom uobičajenom smislu gotovo da i ne postoji. Vrlo inteligentna igra šaha, u kojoj čovjek nikada neće pobijediti računalo, slična je natjecanju u dizanju utega s bagerom, a ne radi se o tranzistorima, već o programu koji je za to napisan. Odnosno, programeri su jednostavno napisali algoritam koji daje konkretan odgovor na određeni potez: ne postoji umjetna inteligencija koja sama zna što treba učiniti. Šah je igra s ograničenim brojem scenarija koji se mogu nabrojati. Ali ima deset smislenih pozicija na šahovskoj ploči do 120. stupnja. To je više od broja atoma u svemiru (deset u 80.). Šahovski programi su iscrpni. Odnosno pamte sve prvenstvene i velemajstorske igre, a to su već jako male brojke za nabrajanje. Osoba napravi potez, računalo odabire sve igre s tim potezom u sekundama i prati ih. Uz informacije o već odigranim igrama, uvijek možete igrati optimalnu igru, a ovo je čista prevara. Ni na jednom prvenstvu šahist neće smjeti ponijeti laptop sa sobom kako bi vidio koju je partiju tko i kako igrao. A stroj ima 517 prijenosnih računala.

Postoje igre s nepotpunim informacijama. Na primjer, poker je psihološka igra koja se temelji na blefu. Kako će stroj igrati protiv osobe u situaciji koja se ne može u potpunosti izračunati? Međutim, nedavno su napisali program koji se savršeno nosi s tim. Tajne je previše. Stroj se igra sam sa sobom. U 70 dana odigrala je nekoliko milijardi utakmica i skupila iskustvo koje je daleko veće od bilo kojeg igrača. S ovakvom prtljagom možete predvidjeti rezultate svojih poteza. Sada su automobili dosegli 57%, što je sasvim dovoljno za pobjedu u gotovo svakom slučaju. Osoba ima sreće otprilike jednom u tisuću igara.

Najcool igra koju nijedna gruba sila ne može uzeti je go. Ako je broj mogućih pozicija u šahu deset na 120. stepen, onda ih je deset na 250. ili 320., ovisno o tome kako brojite. Ovo je astronomski kombinatorizam. Zato je svaka nova igra u Gou jedinstvena: raznolikost je prevelika. Nemoguće je ponoviti igru – čak i općenito. Varijabilnost je toliko velika da igra gotovo uvijek slijedi jedinstveni scenarij. Ali 2016. godine program Alpha Go počeo je pobijediti osobu, također se prethodno igrajući sam sa sobom. 1200 procesora, 30 milijuna memorijskih pozicija, 160 tisuća ljudskih grupa. Niti jedan živi igrač nema takvo iskustvo, kapacitet memorije i brzinu reakcije.

Gotovo svi stručnjaci smatraju da je umjetna inteligencija još daleko. Ali smislili su koncept kao što je "slaba umjetna inteligencija" - to su sustavi za automatizirano inteligentno donošenje odluka. Neke odluke za osobu sada može donijeti stroj. Slični su ljudskim, ali su prihvaćeni, baš kao u šahu, a ne intelektualnim radom. Ali kako naš mozak donosi intelektualne odluke ako je stroj mnogo jači i u pamćenju i u brzini? Ljudski mozak također se sastoji od mnogih elemenata koji donose odluke na temelju iskustva. Odnosno, ispada da nema prirodne inteligencije, da smo i mi hodajući računalni sustavi, samo je naš program napisan sam od sebe?

Fermatov teorem je dugo bio pretpostavka. Već 350 godina najistaknutiji matematičari pokušavaju to analitički dokazati, odnosno sastaviti program koji će u konačnici, korak po korak, na logičan način dokazati da je ta pretpostavka istinita. Perelman je smatrao svojim životnim djelom dokazivanje Poincaréova teorema. Kako su ove teoreme dokazane? Poincaré i Perelman nisu imali analitička rješenja u svojim glavama, postojale su samo pretpostavke. Koji je genijalac? Genijem se može smatrati onaj koji je stvorio teorem: predložio je nešto čemu nije imao nikakav analitički pristup. Odakle mu ova točna pretpostavka? Nije mu došao grubom silom: Fermat je imao samo nekoliko opcija, poput Poincaréa, dok je o određenom pitanju postojala samo jedna pretpostavka. Fizičar Richard Feynman zaključio je da gotovo ni u jednom slučaju nije došlo do velikog otkrića analitički. Kako onda? Feynman odgovara: "Pogodili su."

Što znači "pogoditi"? Za postojanje nije nam dovoljno vidjeti što jest i na temelju tih informacija donositi odluke. Potrebno je u memoriju staviti nešto što će kasnije biti korisno za referiranje. Ali ova faza nije dovoljna za manevriranje u složenom svijetu. A ako evolucija odabire pojedince za sve suptilnije prilagođavanje okolini, onda se u mozgu mora rađati sve više suptilnih mehanizama kako bi se predvidjelo ovo okruženje, izračunale posljedice. Primjerak se igra sa svijetom. Postupno se pojavila funkcija mozga koja omogućuje izgradnju dinamičkih modela vanjske stvarnosti, mentalnih modela fizičkog svijeta. Ova se funkcija prilagodila evolucijskom odabiru i počela se birati.

U ljudskom mozgu, po svemu sudeći, razvio se vrlo kvalitetan mentalni model okoline. Ona savršeno predviđa svijet čak i na mjestima gdje nismo bili. No, budući da je svijet oko nas integralan i da je sve u njemu međusobno povezano, model bi trebao shvatiti tu povezanost i moći predvidjeti ono što nije. Čovjek je dobio potpuno jedinstvenu priliku koja ga je oštro razlikovala u evolucijskom nizu: bio je u stanju reproducirati budućnost u neuronima svog mozga koristeći modele okoline. Ne trebate trčati za mamutom, morate shvatiti kamo će trčati. Da biste to učinili, u glavi se nalazi model s dinamičkim karakteristikama mamuta, krajolika, životinjskih navika. Kognitivna psihologija inzistira da radimo s modelima. Ovdje se troši 80 milijardi neurona: oni ih sadrže. Model svijeta matematike, svijeta matematičkih apstrakcija vrlo je raznolik i sugerira kako treba popuniti ovu ili onu prazninu, koja još nije promišljena. Nagađanja proizlaze iz ovog modela, kao i intuicija.

Zašto majmuni ne mogu raditi na punopravnim modelima fizičkog svijeta? Uostalom, oni postoje na Zemlji stotinama milijuna godina dulje od ljudi. Majmuni nisu u stanju prikupiti informacije o svijetu oko sebe. U kojim jedinicama će to opisati? Životinje još nisu razvile metodu za kompaktno i sustavno modeliranje vanjskih informacija u mozgu s mogućnošću rada na njima. Osoba ima takvu metodu, i uzimajući u obzir najsitnije detalje. To je jezik. Uz pomoć jezika pojmovima smo označili sva najmanja zrnca pijeska na ovom svijetu. Tako smo fizički svijet transplantirali u mentalni. To su imena koja kruže u mentalnom svijetu bez ikakve mase. Zapisivanjem adresa pomoću složenih moždanih struktura, kao kod programiranja u računalu, stječemo iskustvo komunikacije sa svijetom. Između pojmova nastaju veze. Svaki koncept ima zastavice kojima možete dodati dodatna značenja. Tako raste veliki sustav koji radi asocijativno i odsijeca nepotrebne vrijednosti koristeći adrese. Takva mehanika mora biti podržana vrlo složenom mrežnom strukturom.

Naše razmišljanje temelji se na nagađanju. Ne trebamo brojati varijacije šahovskih figura – imamo dinamički model šahovske igre koji govori kamo se kretati. Ovaj model je solidan, ima iskustva i prvenstvenih utakmica, ali je bolji jer predviđa malo prije vremena. Stroj pamti samo ono što jest, naš model je dinamičan, može se pokrenuti i igrati ispred krivulje.

Dakle, je li moguće spojiti mozak i umjetnu inteligenciju, premda smanjene i smanjene u pravima, tako da kreativni zadaci ostanu s čovjekom, a pamćenje i brzina - sa strojem? U Sjedinjenim Državama ima devet milijuna kamiondžija. Trenutno ih mogu zamijeniti automatizirani sustavi za donošenje odluka: sve su staze vrlo uredno označene, čak su i senzori tlaka na stazi. No vozače ne zamjenjuju računala iz društvenih razloga, a to je slučaj u raznim industrijama. Također postoji opasnost da će sustav djelovati protivno interesima osobe, stavljajući ekonomsku korist iznad. Takve će situacije, naravno, biti programirane, ali nemoguće je sve predvidjeti. Ljudi će prije ili kasnije pasti u službu, strojevi će ih koristiti. Od čovjeka će ostati samo mozak sposoban za kreativna rješenja. I ne mora biti zbog zavjere strojeva. I sami sebe možemo dovesti u sličnu situaciju programirajući strojeve tako da, ispunjavajući postavljene zadatke, neće voditi računa o ljudskim interesima.

Elon Musk smislio je potez: osoba će hodati s ruksakom s računskom snagom, kojem će se mozak okrenuti prema potrebi. Ali da bi se strojevima dodijelili određeni zadaci, potreban je izravan kontakt s mozgom. Kabel će teći od mozga do ruksaka, ili će se auto ušiti pod kožu. Tada će osoba biti potpuno opskrbljena transcendentalnim pamćenjem i brzinom. Ovaj elektronički uređaj neće se pretvarati da je osoba u povijesti, ali za poslodavce će osoba proširiti svoje mogućnosti. Kamiondžija će si moći priuštiti spavanje u autu: pokretat će ga intelekt, koji će probuditi mozak u kritičnom trenutku.

Kako se povezati s mozgom? Imamo sva tehnička sredstva. Štoviše, stotine tisuća ljudi već hodaju s takvim elektrodama iz medicinskih razloga. Za otkrivanje žarišta epileptičkog napadaja i njegovo zaustavljanje ugrađuju se uređaji koji bilježe električnu aktivnost mozga. Čim elektrode uoče znakove napada u hipokampusu, zaustavljaju ga. U SAD-u postoje laboratoriji u kojima se takvi uređaji ugrađuju: kost se otvara, a ploča s elektrodama se ubacuje u korteks za jedan i pol milimetar, do njegove sredine. Zatim se ugradi još jedna matrica, približi joj se šipka, pritisne se gumb i ona oštro, uz veliko ubrzanje, udari u kalup tako da uđe u koru za jedan i pol milimetar. Zatim se uklanjaju svi nepotrebni uređaji, kost se šije, a ostaje samo mali konektor. Poseban manipulator, koji kodira elektroničku aktivnost mozga, omogućuje osobi da kontrolira, na primjer, robotsku ruku. Ali to se trenira s velikim poteškoćama: osobi je potrebno nekoliko godina da nauči kako kontrolirati takve objekte.

Zašto se elektrode ugrađuju u motorni korteks? Ako motorni korteks kontrolira ruku, to znači da odatle trebate primati naredbe koje upravljaju manipulatorom. Ali ti su neuroni navikli kontrolirati ruku, čiji se uređaj bitno razlikuje od manipulatora. Profesor Richard Anderson došao je na ideju ugradnje elektroda u područje gdje se rađa plan akcije, ali još nisu razvijeni pogoni za upravljanje pogonima pokreta. Ugradio je neurone u parijetalnu regiju, na sjecištu slušnog, vidnog i motoričkog dijela. Znanstvenici su čak uspjeli u dvosmjernom kontaktu s mozgom: razvijena je metalna ruka na koju su ugrađeni senzori koji stimuliraju mozak. Mozak je naučio razlikovati stimulaciju svakog prsta zasebno.

Drugi način je neinvazivna veza, u kojoj se elektrode nalaze na površini glave: ono što klinike nazivaju elektroencefalogramom. Stvara se mreža elektroda, u kojoj svaka elektroda sadrži mikrosklop, pojačalo. Mreža može biti žičana ili bežična; informacije idu izravno u računalo. Čovjek ulaže mentalni napor, prate se, klasificiraju i dešifriraju promjene u potencijalima njegovog mozga. Nakon prepoznavanja i klasifikacije, podaci se dostavljaju odgovarajućim uređajima - manipulatorima.

Drugi potez je socijalizacija bolesnika s motoričkim i govornim poremećajima. U projektu Neurochat ispred pacijenta se postavlja matrica sa slovima. Njegovi su stupci i redovi istaknuti, a ako odabir padne na liniju koja osoba treba, elektroencefalogram očitava nešto drugačiju reakciju. Ista stvar se događa i sa stupom, a slovo koje je potrebno osobi nalazi se na raskrižju. Pouzdanost sustava u ovom trenutku je 95%. Bilo je potrebno osigurati da se pacijent jednostavno spoji na Internet i izvrši sve zadatke, tako da su u matricu dodana ne samo slova, već i ikone koje označavaju određene naredbe. Nedavno je izgrađen most između Moskve i Los Angelesa: pacijenti iz lokalnih klinika mogli su uspostaviti kontakt putem dopisivanja.

Najnoviji razvoj u području kontakata s mozgom su neurosimbiotski klasteri, kojima ne upravljaju slova, već memorijske stanice stroja. Ako uzmemo osam ćelija, odnosno jedan bajt, onda s takvim kontaktom možemo odabrati jednu od ćelija i tamo upisati jedinicu informacija. Dakle, komuniciramo s računalom, upisujući u njega isti "40265". Ćelije sadrže i vrijednosti koje je potrebno operirati i postupke koje je potrebno primijeniti na te ćelije. Dakle - bez invazije na mozak, već s njegove površine - možete upravljati računalom. Znanstvenici za materijale osmislili su vrlo tanku žicu, pet mikrona, izoliranu cijelom dužinom, a u njezine su čvorove postavljeni senzori električnog potencijala. Žica je vrlo elastična: može se baciti preko predmeta s bilo kojim reljefom i tako prikupiti električno polje s bilo koje, najmanje površine. Ova mrežica se može pomiješati s gelom, smjesu staviti u štrcaljku i ubrizgati u mišju glavu, gdje će se ispraviti i sjesti između režnjeva mozga. No smjesa ne može ući u sam mozak, pa je nova ideja ubrizgati mrežicu u mozak kada se tek počinje formirati, u embrionalnoj fazi. Tada će se naći u masi mozga, a stanice će početi rasti kroz nju. Tako dobivamo oklopljeni mozak s kabelom. Takav mozak može brzo shvatiti u kojem je području potrebno promijeniti potencijal računala za obavljanje određenih zadataka ili zapisivanje informacija u svoje stanice, jer od rođenja stupa u interakciju s elektrodama. A ovo je potpuni kontakt.