Τεχνητός εγκέφαλος: μαγική σκέψη σε μια μηχανή

Η τεχνητή νοημοσύνη δεν χρειάζεται να είναι αντίγραφο της ανθρώπινης νοημοσύνης, επομένως το έργο της δημιουργίας ενός τεχνητού εγκεφάλου, ενός τεχνολογικού αντιγράφου του ανθρώπινου, είναι ένας ελαφρώς διαφορετικός τομέας έρευνας. Ωστόσο, είναι πιθανό σε κάποιο στάδιο ανάπτυξης αυτό το έργο να συναντήσει την ανάπτυξη της τεχνητής νοημοσύνης. Μακάρι αυτή να είναι μια επιτυχημένη συνάντηση.

Το European Human Brain Project ξεκίνησε το 2013. Δεν ορίζεται επίσημα ως «τεχνητό εγκεφαλικό έργο». Αντίθετα, τονίζει τη γνωστική πτυχή, την επιθυμία να αντικατοπτρίζει καλύτερα το κέντρο διοίκησης μας. Οι καινοτόμες δυνατότητες του WBP δεν είναι χωρίς σημασία ως ερέθισμα για την ανάπτυξη της επιστήμης. Ωστόσο, δεν μπορεί να αμφισβητηθεί ότι ο στόχος των επιστημόνων που εργάζονται σε αυτό το έργο είναι να δημιουργήσουν μια λειτουργική προσομοίωση εγκεφάλου, και αυτό είναι μέσα σε μια δεκαετία, δηλαδή από το 2013 έως το 2023.

Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι ένας λεπτομερής χάρτης του εγκεφάλου θα μπορούσε να είναι χρήσιμος για την αναδημιουργία του ανθρώπινου εγκεφάλου. Εκατό τρισεκατομμύρια συνδέσεις που γίνονται σε αυτό σχηματίζουν ένα κλειστό σύνολο - επομένως, εντατική εργασία βρίσκεται σε εξέλιξη για τη δημιουργία ενός χάρτη αυτής της αφάνταστης πολυπλοκότητας, που ονομάζεται connectome.

Ο όρος χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά σε επιστημονικές εργασίες το 2005, ανεξάρτητα από δύο συγγραφείς: τον Olaf Sporns του Πανεπιστημίου της Ιντιάνα και τον Patrick Hagmann του Πανεπιστημιακού Νοσοκομείου της Λωζάνης.

Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι μόλις χαρτογραφήσουν όλα όσα συμβαίνουν στον εγκέφαλο, τότε θα είναι δυνατό να κατασκευαστεί ένας τεχνητός εγκέφαλος, όπως ακριβώς ένας άνθρωπος, και στη συνέχεια, ποιος ξέρει, ίσως ακόμη καλύτερα... Το έργο για τη δημιουργία ενός συνδέσμου στο όνομα και την ουσία αναφέρεται στο γνωστό έργο για την αποκρυπτογράφηση του ανθρώπινου γονιδιώματος - το Human Genome Project. Αντί για την έννοια του γονιδιώματος, το έργο που ξεκίνησε χρησιμοποιεί την έννοια του συνδετικού για να περιγράψει το σύνολο των νευρικών συνδέσεων στον εγκέφαλο. Οι επιστήμονες ελπίζουν ότι η κατασκευή ενός πλήρους χάρτη νευρωνικών συνδέσεων θα βρει εφαρμογή όχι μόνο στην πράξη στην επιστήμη, αλλά και στη θεραπεία ασθενειών.

www.humanconnectomeproject.org

Το πρώτο και μέχρι στιγμής το μόνο πλήρως γνωστό σύνδεσμο είναι το δίκτυο νευρωνικών συνδέσεων στο νευρικό σύστημα του caenorhabditis elegans. Αναπτύχθηκε με τρισδιάστατη ανακατασκευή της νευρικής δομής χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Το αποτέλεσμα της εργασίας δημοσιεύτηκε το 1986. Επί του παρόντος, το μεγαλύτερο ερευνητικό έργο που πραγματοποιείται στο πλαίσιο της νέας επιστήμης που ονομάζεται connectomics είναι το Human Connectome Project, που χρηματοδοτείται από τα Αμερικανικά Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας (συνολικό ποσό 30 εκατ. $).

Αλγόριθμος νοημοσύνης

Η δημιουργία ενός συνθετικού αντιγράφου του ανθρώπινου εγκεφάλου δεν είναι εύκολη υπόθεση. Ίσως είναι ευκολότερο να ανακαλύψουμε ότι η ανθρώπινη νοημοσύνη είναι το αποτέλεσμα ενός σχετικά απλού αλγορίθμου που περιγράφεται στο τεύχος Νοεμβρίου 2016 του Frontiers in Systems Neuroscience. Βρέθηκε από τον Joe Tsien, νευροεπιστήμονα στο Πανεπιστήμιο Augusta της Τζόρτζια.

Η έρευνά του βασίστηκε στη λεγόμενη θεωρία του συνδεσιμισμού ή στη θεωρία της μάθησης στην ψηφιακή εποχή. Βασίζεται στην πεποίθηση ότι ο σκοπός της μάθησης είναι να μάθεις να σκέφτεσαι, κάτι που υπερισχύει της απόκτησης γνώσης. Οι συγγραφείς αυτής της θεωρίας είναι: ο George Siemens, ο οποίος περιέγραψε τις υποθέσεις του στην εργασία Connectivism: A Theory of Learning for the Digital Age, και ο Stephen Downes. Η βασική ικανότητα εδώ είναι η ικανότητα σωστής χρήσης τεχνολογικών προόδων και εύρεσης πληροφοριών σε εξωτερικές βάσεις δεδομένων (το λεγόμενο know-where), και όχι από πληροφορίες που μαθαίνονται στη διαδικασία μάθησης, και η ικανότητα συσχέτισης και σύνδεσης τους με άλλες πληροφορίες.

Σε νευρωνικό επίπεδο, η θεωρία περιγράφει ομάδες νευρώνων που σχηματίζουν πολύπλοκα και συνδεδεμένα συγκροτήματα που ασχολούνται με βασικές έννοιες και πληροφορίες. Μελετώντας πειραματόζωα με ηλεκτρόδια, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι αυτές οι νευρικές «συναρμολογήσεις» είναι προκαθορισμένες για συγκεκριμένους τύπους εργασιών. Αυτό δημιουργεί ένα είδος αλγορίθμου εγκεφάλου με ορισμένες λογικές συνδέσεις. Οι επιστήμονες ελπίζουν ότι ο ανθρώπινος εγκέφαλος, με όλες τις επιπλοκές του, δεν λειτουργεί διαφορετικά από τον εγκέφαλο των εργαστηριακών τρωκτικών.

Εγκέφαλος από memristors

Μόλις κατακτήσουμε τους αλγόριθμους, ίσως τα memristors θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την φυσική προσομοίωση του ανθρώπινου εγκεφάλου. Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Σαουθάμπτον αποδείχθηκαν πρόσφατα χρήσιμοι από αυτή την άποψη.

Τα memristors Βρετανών επιστημόνων, κατασκευασμένα από οξείδια μετάλλων, λειτουργούσαν ως τεχνητές συνάψεις για μάθηση (και εκ νέου μάθηση) χωρίς εξωτερική παρέμβαση, χρησιμοποιώντας σύνολα δεδομένων που περιείχαν επίσης πολλές άσχετες πληροφορίες, όπως ακριβώς κάνουν οι άνθρωποι. Εφόσον τα memristors θυμούνται τις προηγούμενες καταστάσεις τους όταν είναι απενεργοποιημένα, θα πρέπει να καταναλώνουν πολύ λιγότερη ενέργεια από τα συμβατικά στοιχεία κυκλώματος. Αυτό είναι εξαιρετικά σημαντικό όσον αφορά έναν αριθμό μικρών συσκευών που δεν μπορούν και δεν πρέπει να έχουν τεράστια μπαταρία.

Φυσικά, αυτή είναι μόνο η αρχή της ανάπτυξης αυτής της τεχνολογίας. Αν η τεχνητή νοημοσύνη μιμείται τον ανθρώπινο εγκέφαλο, θα χρειαζόταν τουλάχιστον εκατοντάδες δισεκατομμύρια συνάψεις. Το σύνολο των memristors που χρησιμοποιούσαν οι ερευνητές ήταν πολύ πιο απλό, επομένως περιορίστηκε στην αναζήτηση μοτίβων. Ωστόσο, ο όμιλος Southampton σημειώνει ότι στην περίπτωση πιο στενών εφαρμογών, δεν θα ήταν απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί τόσο μεγάλος αριθμός memristors. Χάρη σε αυτούς, θα ήταν δυνατό να κατασκευαστούν, για παράδειγμα, αισθητήρες που θα ταξινομούν αντικείμενα και θα αναγνωρίζουν μοτίβα χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση. Τέτοιες συσκευές θα είναι ιδιαίτερα χρήσιμες σε δυσπρόσιτα ή ιδιαίτερα επικίνδυνα μέρη.

Αν συνδυάσουμε τις γενικές ανακαλύψεις του Human Brain Project, τη χαρτογράφηση των «connectomes», την αναγνώριση αλγορίθμων νοημοσύνης και την τεχνολογία των ηλεκτρονικών memristor, ίσως στις επόμενες δεκαετίες θα μπορέσουμε να φτιάξουμε έναν τεχνητό εγκέφαλο, ένα ακριβές αντίγραφο ενός ατόμου. Ποιός ξέρει? Επιπλέον, το συνθετικό μας αντίγραφο είναι πιθανώς καλύτερα προετοιμασμένο για την επανάσταση της μηχανής από εμάς.