Trăind într-o lume digitală: cum este tehnologia computerizată încorporată în creier?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-16 16:15

Creierul nostru este adaptat pentru a trăi într-o peșteră și nu pentru a procesa fluxuri non-stop de informații - studiile arată că s-a oprit în dezvoltarea sa evolutivă acum 40-50 de mii de ani. Psihofiziologul Alexander Kaplan, în prelegerea sa „Contactul cu creierul: realități și fantezii”, a spus cât timp o persoană va fi capabilă să facă față vieții în condițiile unor autostrăzi uriașe, mișcări în jurul planetei și intrări nesfârșite și, de asemenea, cum putem rezolva noi înșine. sau strica totul cu ajutorul inteligenței artificiale…

Imaginați-vă o situație: o persoană vine într-un magazin, alege un croissant, îl dă casieriei. Îl arată altui casier și întreabă: „Ce este asta?” El răspunde: „40265”. Casierii nu le mai interesează cum se numește croissantul, important este să fie „40265”, deoarece computerul din casa de marcat percepe numerele, nu numele chiflelor. Treptat, totul se cufundă în lumea digitală: trăim lângă tehnologia de calcul, care înțelege obiectele fizice ca fiind digitale și suntem forțați să ne adaptăm. Se apropie epoca internetului lucrurilor, când toate obiectele fizice vor fi prezentate în formă digitală, iar internetul va deveni proprietar în frigiderul nostru. Totul se va învârti prin numere. Dar problema este că intensitatea fluxurilor de informații este deja prea mare pentru urechile și ochii noștri.

Recent, a fost dezvoltată o metodă pentru a determina cu exactitate numărul de celule nervoase din creier. Anterior, se credea că există 100 de miliarde dintre ei, dar aceasta este o cifră foarte aproximativă, deoarece măsurătorile au fost efectuate printr-o metodă nu complet corectă: au luat o bucată minusculă de creier, la microscop au numărat numărul. de celule nervoase din acesta, care a fost apoi înmulțit cu volumul total. Într-un nou experiment, o masă omogenă a creierului a fost agitată într-un mixer și s-au numărat nucleele celulelor nervoase și, deoarece această masă este omogenă, cantitatea rezultată poate fi înmulțită cu volumul total. S-au dovedit 86 de miliarde. Conform acestor calcule, un șoarece, de exemplu, are 71 de milioane de celule nervoase, iar un șobolan are 200. Maimuțele au aproximativ 8 miliarde de celule nervoase, adică diferența cu un bărbat este de 80 de miliarde. De ce mișcarea animalelor a fost progresivă și de ce ruptura cu omul a fost atât de bruscă? Ce putem face ca maimuțele nu pot?

Cel mai modern procesor are două până la trei miliarde de unități de operare. O persoană are doar 86 de miliarde de celule nervoase, care nu sunt identice cu o unitate operațională: fiecare dintre ele are 10-15 mii de contacte cu alte celule și tocmai în aceste contacte este rezolvată problema transmisiei semnalului, ca și în cazul operațional. unități de tranzistoare. Dacă înmulți aceste 10-15 mii cu 86 de miliarde, obții un milion de miliarde de contacte - există atât de multe unități operaționale în creierul uman.

Creierul unui elefant cântărește patru kilograme (cel mai bine unul și jumătate al unui om) și conține 260 de miliarde de celule nervoase. Suntem la 80 de miliarde în afară de maimuță, iar elefantul este de două ori mai departe de noi. Se pare că numărul de celule nu se corelează cu dezvoltarea intelectuală? Sau elefanții au plecat în altă direcție și pur și simplu nu-i înțelegem?

Cert este că elefantul este mare, are o mulțime de mușchi. Mușchii sunt formați din fibre de mărimea unui om sau a unui șoarece și, deoarece un elefant este mult mai mare decât un om, are mai multe fibre musculare. Mușchii sunt controlați de celulele nervoase: procesele lor se potrivesc fiecărei fibre musculare. În consecință, elefantul are nevoie de mai multe celule nervoase, deoarece are mai multă masă musculară: din 260 de miliarde de celule nervoase de elefant, 255 sau 258 de miliarde sunt responsabile de controlul muscular. Aproape toate celulele sale nervoase sunt localizate în cerebel, care ocupă aproape jumătate din creier, deoarece acolo sunt calculate toate aceste mișcări. De fapt, 86 de miliarde de celule nervoase umane sunt de asemenea localizate în cerebel, dar sunt încă semnificativ mai multe dintre ele pe cortex: nu două sau trei miliarde, ca un elefant, ci 15, deci creierul nostru are nemăsurat mai multe contacte decât elefanții. În ceea ce privește complexitatea rețelei neuronale, oamenii au depășit semnificativ animalele. Omul câștigă prin abilități combinatorii, aceasta este bogăția materiei din creier.

Creierul este foarte complex. Pentru comparație: genomul uman este format din trei miliarde de elemente pereche responsabile de codificare. Dar codurile din el sunt complet diferite, astfel încât creierul nu poate fi comparat cu genomul. Să luăm cea mai simplă creatură - ameba. Are nevoie de 689 de miliarde de perechi de elemente de codificare - nucleotide. Există 33 de elemente de codare în limba rusă, dar din ele pot fi făcute 16 mii de cuvinte din dicționarul Pușkin sau câteva sute de mii de cuvinte ale limbii în ansamblu. Totul depinde de modul în care sunt reunite informațiile în sine, de ce cod este, de cât de compact este. Evident, ameba a făcut acest lucru extrem de neeconomic, pentru că a apărut în zorii evoluției.

Problema cu creierul este că este un organ biologic normal. Este creat evolutiv pentru a adapta o creatură vie la mediul său. De fapt, creierul s-a oprit în dezvoltarea sa evolutivă acum 40-50 de mii de ani. Cercetările arată că omul Cro-Magnon poseda deja calitățile pe care le are omul modern. Avea la dispoziție toate tipurile de muncă: strângerea materialelor, vânătoarea, predarea tinerilor, tăierea și cusutul. În consecință, avea toate funcțiile de bază - memorie, atenție, gândire. Creierul nu a avut unde să evolueze dintr-un motiv simplu: omul a devenit atât de inteligent încât a putut să ajusteze condițiile de mediu pentru a se potrivi corpului său. Restul animalelor au trebuit să-și schimbe corpul pentru condițiile de mediu, ceea ce durează sute de mii și milioane de ani, dar am schimbat complet mediul pentru noi înșine în doar 50 de mii.

Creierul a fost închis pe viață într-o peșteră. Este el pregătit pentru palatele moderne și fluxurile de informații? Improbabil. Cu toate acestea, natura este economică, acutizează animalul pentru habitatul în care există. Mediul unei persoane, desigur, s-a schimbat, dar esența lui a variat puțin. În ciuda schimbărilor dramatice care au avut loc încă din antichitate, mecanica mediului în sensul de rutină a rămas aceeași. Cum s-a schimbat activitatea designerilor care fac o rachetă în loc de un Zhiguli? Desigur, există o diferență, dar sensul lucrării este același. Acum mediul s-a schimbat fundamental: autostrăzi uriașe, apeluri telefonice nesfârșite și toate acestea s-au întâmplat în doar 15-35 de ani. Cum va face față un creier lustruit în peșteră cu acest mediu? Multimedia, viteze uriașe, inadecvate de flux de informații, o situație nouă cu mișcări în jurul planetei. Există pericolul ca creierul să nu mai suporte astfel de sarcini?

Există un studiu al incidenței oamenilor din 1989 până în 2011. În ultimii 20 de ani, mortalitatea din cauza bolilor cardiovasculare și oncologice a scăzut, dar numărul afecțiunilor neurologice (probleme de memorie, anxietate) crește brusc în același timp. Bolile neurologice pot fi explicate în continuare prin probleme de comportament, dar numărul bolilor psihologice crește la fel de repede și, în același timp, devin cronice. Aceste statistici sunt un semnal că creierul nu mai poate face față. Poate că acest lucru nu se aplică tuturor: cineva merge la prelegeri, citește cărți, cineva este interesat de toate. Dar ne naștem altfel, așa că creierul cuiva este mai bine pregătit din cauza variației genetice. Proporția persoanelor cu boli neurologice devine foarte semnificativă, iar acest lucru sugerează că procesul a mers într-o direcție proastă. Al treilea mileniu ne provoacă. Am intrat în zonă când creierul a început să trimită semnale că mediul pe care l-am creat nu i-a fost util. A devenit mai complex decât ceea ce ne poate oferi creierul în ceea ce privește adaptarea. Stocul de unelte ascuțite pentru peșteră a început să se epuizeze.

Unul dintre factorii creați de om care apasă asupra creierului uman este că multe decizii sunt acum asociate cu probabilitatea unei erori grave, iar acest lucru complică foarte mult calculele. Anterior, tot ce am învățat era ușor de automatizat: am învățat să mergem o dată pe bicicletă, iar apoi creierul nu și-a făcut griji pentru asta. Acum există procese care nu sunt automatizate: ele trebuie monitorizate constant. Adică trebuie fie să chem o ambulanță, fie să ne întoarcem în peșteri.

Ce modalități mai progresive de a rezolva această problemă avem? Poate că merită combinat cu inteligența artificială, care va rafina fluxul: reduceți viteza acolo unde este prea mare, excludeți informațiile care nu sunt necesare momentan din câmpul vizual. Controloarele automate care ne pot pregăti informații sunt asemănătoare cu tehnicile primare de gătit: o mestecă astfel încât să poată fi consumată fără a pierde multă energie. Când bărbatul a început să gătească mâncare pe foc, a avut loc o descoperire foarte mare. Fălcile deveneau mai mici, iar în cap era loc pentru creier. Poate că a venit momentul să disecăm informațiile din jurul nostru. Dar cine o va face? Cum să combinați inteligența artificială cu inteligența naturală? Și aici apare un astfel de concept ca o interfață neuronală. Acesta asigură contactul direct al creierului cu sistemul de calcul și devine un analog al gătirii alimentelor pe foc pentru această etapă de evoluție. Într-un astfel de trio, vom putea exista încă 100-200 de ani.

Cum să implementezi asta? Inteligența artificială, în sensul ei obișnuit, cu greu există. Un joc de șah extrem de inteligent, în care o persoană nu va învinge niciodată un computer, seamănă cu o competiție de ridicare de greutăți cu un excavator și nu este vorba despre tranzistori, ci despre programul scris pentru asta. Adică, programatorii au scris pur și simplu un algoritm care oferă un răspuns specific la o anumită mișcare: nu există inteligență artificială care să știe ce să facă singură. Șahul este un joc cu un număr finit de scenarii care pot fi enumerate. Dar există zece poziții semnificative pe tabla de șah până la gradul 120. Acesta este mai mult decât numărul de atomi din univers (zece în al 80-lea). Programele de șah sunt exhaustive. Adică memorează toate jocurile de campionat și de mare maestru, iar acestea sunt deja numere foarte mici pentru enumerare. O persoană face o mișcare, computerul selectează toate jocurile cu această mișcare în câteva secunde și le monitorizează. Cu informații despre jocurile deja jucate, puteți juca oricând un joc optim, iar aceasta este pură înșelătorie. În niciun campionat, un jucător de șah nu va avea voie să ia cu el un laptop pentru a vedea ce joc a fost jucat de cine și cum. Și aparatul are 517 laptop-uri.

Există jocuri cu informații incomplete. De exemplu, pokerul este un joc psihologic bazat pe bluff. Cum va juca o mașină împotriva unei persoane într-o situație care nu poate fi pe deplin calculată? Cu toate acestea, recent au scris un program care face față perfect acestui lucru. Secretul este prea mult. Mașina se joacă cu ea însăși. În 70 de zile, ea a jucat câteva miliarde de jocuri și a acumulat experiență care o depășește cu mult pe cea a oricărui jucător. Cu acest tip de bagaj, poți prezice rezultatele mișcărilor tale. Acum mașinile au atins 57%, ceea ce este suficient pentru a câștiga în aproape orice caz. O persoană are noroc o dată la o mie de jocuri.

Cel mai tare joc care nu poate fi luat de nicio forță brută este go. Dacă numărul de poziții posibile în șah este de la zece la puterea a 120-a, atunci există zece dintre ele în a 250-a sau a 320-a, în funcție de modul în care numărați. Acesta este combinatorialismul astronomic. De aceea, fiecare joc nou din Go este unic: varietatea este prea mare. Este imposibil să repeți jocul - chiar și în termeni generali. Variabilitatea este atât de mare încât jocul urmează aproape întotdeauna un scenariu unic. Dar în 2016, programul Alpha Go a început să bată o persoană, jucându-se anterior și cu ea însăși. 1200 de procesoare, 30 de milioane de poziții de memorie, 160 de mii de loturi umane. Niciun jucător în viață nu are o astfel de experiență, capacitate de memorie și viteză de reacție.

Aproape toți experții cred că inteligența artificială este încă departe. Dar au venit cu un astfel de concept ca „inteligență artificială slabă” - acestea sunt sisteme pentru luarea deciziilor inteligente automatizate. Unele decizii pentru o persoană pot fi luate acum de o mașină. Sunt asemănătoare cu cele umane, dar sunt acceptate, la fel ca la șah, nu prin muncă intelectuală. Dar cum ia creierul nostru decizii intelectuale dacă mașina este mult mai puternică atât în memorie, cât și în viteză? Creierul uman este, de asemenea, format din multe elemente care iau decizii pe baza experienței. Adică, se dovedește că nu există inteligență naturală, că și noi mergem sisteme de calcul, doar programul nostru a fost scris de la sine?

Teorema lui Fermat a fost mult timp o presupunere. Timp de 350 de ani, cei mai de seamă matematicieni au încercat să o demonstreze analitic, adică să compună un program care să demonstreze în cele din urmă, pas cu pas, într-un mod logic, că această presupunere este adevărată. Perelman a considerat că era munca vieții sale să demonstreze teorema lui Poincaré. Cum au fost demonstrate aceste teoreme? Poincaré și Perelman nu aveau soluții analitice în cap, erau doar presupuneri. Care dintre ele este un geniu? Un geniu poate fi considerat cel care a creat teorema: a propus ceva la care nu a avut nicio abordare analitică. De unde a luat această presupunere corectă? Nu a venit la el cu forța brută: Fermat avea doar câteva opțiuni, precum Poincaré, în timp ce pentru o problemă anume exista o singură presupunere. Fizicianul Richard Feynman a concluzionat că în aproape niciun caz nu a fost făcută o mare descoperire analitică. Cum atunci? Feynman răspunde: „Au ghicit”.

Ce înseamnă „ghici”? Pentru existență, nu este suficient să vedem ce este și să luăm decizii pe baza acestor informații. Este necesar să puneți în memorie ceva la care va fi util să faceți referire mai târziu. Dar această etapă nu este suficientă pentru a manevra într-o lume complexă. Și dacă evoluția selectează indivizi pentru o adaptare tot mai subtilă la mediu, atunci în creier trebuie să se nască mecanisme din ce în ce mai subtile pentru a prezice acest mediu, a calcula consecințele. Exemplarul se joacă cu lumea. Treptat, a apărut o funcție a creierului care permite să construim modele dinamice ale realității externe, modele mentale ale lumii fizice. Această funcție s-a adaptat la selecția evolutivă și a început să fie selectată.

În creierul uman, aparent, s-a dezvoltat un model mental de foarte înaltă calitate al mediului. Ea prezice perfect lumea chiar și în locuri în care noi nu am fost. Dar din moment ce lumea din jurul nostru este integrală și totul este interconectat în ea, modelul ar trebui să preia această interconexiune și să poată prezice ceea ce nu a fost. Omul a dobândit o oportunitate cu totul unică care l-a distins puternic în seria evolutivă: a putut să reproducă viitorul în neuronii creierului său folosind modele ale mediului. Nu trebuie să alergi după mamut, trebuie să-ți dai seama unde va alerga. Pentru a face acest lucru, în cap există un model cu caracteristicile dinamice ale unui mamut, peisaj, obiceiuri animale. Psihologia cognitivă insistă că lucrăm cu modele. Aici sunt cheltuiți 80 de miliarde de neuroni: ei îi conțin. Modelul lumii matematicii, lumea abstracțiilor matematice este foarte divers și sugerează cum ar trebui să se umple cutare sau cutare gol, care nu a fost încă gândit. Conjectura provine din acest model, la fel ca intuiția.

De ce nu pot maimuțele să lucreze la modele cu drepturi depline ale lumii fizice? La urma urmei, ele există pe Pământ cu sute de milioane de ani mai mult decât oamenii. Maimuțele nu sunt capabile să culeagă informații despre lumea din jurul lor. În ce unități îl vor descrie? Animalele nu au dezvoltat încă o metodă de modelare compactă și sistematică a informațiilor externe din creier, cu capacitatea de a opera asupra acesteia. O persoană are o astfel de metodă și ținând cont de cele mai mici detalii. Este o limbă. Cu ajutorul limbajului, am desemnat cu concepte toate cele mai mici granule de nisip din această lume. Astfel, am transplantat lumea fizică în cea mentală. Acestea sunt nume care circulă în lumea mentală fără nicio masă. Scriind adrese folosind structuri complexe ale creierului, ca atunci când programăm pe un computer, câștigăm experiență de comunicare cu lumea. Conexiunile apar între concepte. Fiecare concept are steaguri cărora le puteți atașa semnificații suplimentare. Așa crește un sistem mare, care funcționează asociativ și elimină valorile inutile folosind adrese. Un astfel de mecanic trebuie susținut de o structură de rețea foarte complexă.

Gândirea noastră se bazează pe presupuneri. Nu trebuie să numărăm variațiile pieselor de șah - avem un model dinamic al jocului de șah care spune unde să se miște. Acest model este solid, are și experiență de jocuri de campionat, dar este mai bine pentru că prezice puțin din timp. Aparatul își amintește doar ceea ce este, modelul nostru este dinamic, poate fi pornit și jucat înainte de curbă.

Deci, este posibil să combinați creierul și inteligența artificială, deși diminuate și reduse în drepturi, astfel încât sarcinile creative să rămână la o persoană, iar memoria și viteza - cu o mașină? Există nouă milioane de camionieri în Statele Unite. În acest moment, pot fi înlocuite cu sisteme automate de luare a deciziilor: toate pistele sunt marcate foarte bine, există chiar și senzori de presiune pe pistă. Dar șoferii nu sunt înlocuiți de computere din motive sociale, iar acesta este cazul într-o varietate de industrii. Există și pericolul ca sistemul să acționeze contrar intereselor persoanei, punând mai sus beneficiile economice. Astfel de situații, desigur, vor fi programate, dar este imposibil de prevăzut totul. Oamenii vor cădea mai devreme sau mai târziu în serviciu, mașinile le vor folosi. Doar un creier capabil de soluții creative va rămâne dintr-o persoană. Și nu trebuie să fie din cauza unei conspirații de mașini. Noi înșine ne putem conduce într-o situație similară programând mașinile astfel încât, îndeplinind sarcinile pe care ni le-am stabilit, acestea să nu țină cont de interesele umane.

Elon Musk a venit cu o mișcare: o persoană va merge cu un rucsac cu putere de calcul, către care creierul se va întoarce după nevoie. Dar pentru a atribui anumite sarcini mașinilor, este necesar contactul direct cu creierul. Un cablu va merge de la creier la rucsac, sau mașina va fi cusută sub piele. Atunci persoana va fi pe deplin asigurată cu memorie și viteză transcendentală. Acest dispozitiv electronic nu se va preface a fi o persoană din istorie, dar pentru angajatori, o persoană își va extinde capacitățile. Camionistul își va putea permite să doarmă în mașină: va fi condus de intelect, care va trezi creierul într-un moment critic.

Cum să te conectezi la creier? Avem toate mijloacele tehnice. Mai mult, sute de mii de oameni deja merg cu astfel de electrozi din motive medicale. Pentru a detecta focalizarea unei crize epileptice și pentru a o opri, sunt instalate dispozitive care înregistrează activitatea electrică a creierului. De îndată ce electrozii observă semne ale unui atac în hipocamp, îl opresc. În SUA există laboratoare în care se implantează astfel de dispozitive: se deschide osul, iar o placă cu electrozi este introdusă în cortex cu un milimetru și jumătate, până la mijloc. Apoi se instalează o altă matriță, se aduce o tijă aproape de ea, se apăsă un buton și acesta lovește brusc, cu o accelerație mare, matrița astfel încât să intre în scoarță cu un milimetru și jumătate. Apoi toate dispozitivele inutile sunt îndepărtate, osul este suturat și rămâne doar un mic conector. Un manipulator special, care codifică activitatea electronică a creierului, permite unei persoane să controleze, de exemplu, un braț robot. Dar acest lucru este antrenat cu mare dificultate: o persoană durează câțiva ani pentru a învăța cum să controleze astfel de obiecte.

De ce sunt implantați electrozii în cortexul motor? Dacă cortexul motor controlează mâna, înseamnă că trebuie să primiți comenzi de acolo care controlează manipulatorul. Dar acești neuroni sunt obișnuiți să controleze mâna, al cărei dispozitiv este fundamental diferit de manipulator. Profesorul Richard Anderson a venit cu ideea de a implanta electrozi în zona în care se naște planul de acțiune, dar driverele pentru controlul unităților de mișcare nu au fost încă dezvoltate. A implantat neuroni în regiunea parietală, la intersecția părților auditive, vizuale și motorii. Oamenii de știință au reușit chiar să intre în contact bidirecțional cu creierul: a fost dezvoltat un braț metalic pe care au fost instalați senzori care stimulează creierul. Creierul a învățat să facă distincția între stimularea fiecărui deget separat.

O altă modalitate este o conexiune neinvazivă, în care electrozii sunt localizați pe suprafața capului: ceea ce clinicile numesc o electroencefalogramă. Este creată o grilă de electrozi, în care fiecare electrod conține un microcircuit, un amplificator. Rețeaua poate fi cu fir sau fără fir; informațiile ajung direct la computer. O persoană face un efort mental, modificările potențialelor creierului său sunt monitorizate, clasificate și descifrate. După recunoaștere și clasificare, informațiile sunt transmise dispozitivelor adecvate - manipulatoare.

O altă mișcare este socializarea pacienților cu tulburări motorii și de vorbire. În proiectul Neurochat, o matrice cu litere este plasată în fața pacientului. Coloanele și rândurile sale sunt evidențiate, iar dacă selecția se încadrează pe linia de care are nevoie persoana, electroencefalograma arată o reacție ușor diferită. Același lucru se întâmplă și cu coloana, iar litera de care persoana are nevoie se găsește la intersecție. Fiabilitatea sistemului în acest moment este de 95%. Era necesar să se asigure că pacientul se conectează pur și simplu la Internet și efectuează orice sarcini, astfel încât nu numai litere au fost adăugate în matrice, ci și pictograme care denotă anumite comenzi. Recent, s-a construit o punte între Moscova și Los Angeles: pacienții din clinicile locale au putut stabili contactul prin corespondență.

Cea mai recentă dezvoltare în domeniul contactelor cu creierul sunt clusterele neurosimbiotice, care sunt controlate nu de litere, ci de celulele de memorie ale unei mașini. Dacă luăm opt celule sau un octet, atunci cu un astfel de contact putem selecta una dintre celule și scrie acolo o unitate de informație. Astfel, comunicăm cu computerul, notând același „40265” în el. Celulele conțin atât valorile care trebuie operate, cât și procedurile care trebuie aplicate acestor celule. Deci – fără a invada creierul, ci de la suprafața acestuia – poți opera un computer. Oamenii de știință din materiale au venit cu un fir foarte subțire, de cinci microni, izolat pe toată lungimea sa, iar în nodurile sale au fost plasați senzori de potențial electric. Firul este foarte elastic: poate fi aruncat peste un obiect cu orice relief și astfel colectează un câmp electric de pe orice, cea mai mică suprafață. Această plasă poate fi amestecată cu gelul, se pune amestecul într-o seringă și se injectează în capul șoarecelui, unde se va îndrepta și se va așeza între lobii creierului. Dar amestecul nu poate ajunge în creier în sine, așa că noua idee este de a injecta o plasă în creier atunci când acesta abia începe să se formeze, în stadiul embrionar. Apoi va fi în masa creierului și celulele vor începe să crească prin el. Deci obținem un creier blindat cu un cablu. Un astfel de creier își poate da seama rapid în ce zonă este necesar să schimbe potențialul computerului de a îndeplini anumite sarcini sau de a scrie informații în celulele sale, deoarece interacționează cu electrozii de la naștere. Și acesta este contact complet.