Живот в дигитален свят: как компютърните технологии са вградени в мозъка?

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-16 15:58

Мозъкът ни е приспособен за живот в пещера, а не за обработка на непрекъснати потоци от информация - проучванията показват, че е спрял в еволюционното си развитие преди 40-50 хиляди години. Психофизиологът Александър Каплан в лекцията си „Контакт с мозъка: реалности и фантазии“разказа колко дълго човек ще може да се справи с живота в условията на огромни магистрали, движения около планетата и безкрайни входящи, както и как ние самите можем да поправим или разваля всичко с помощта на изкуствен интелект …

Представете си ситуация: човек идва в магазин, избира кроасан, дава го на касата. Показва го на друга касиерка и пита: "Какво е това?" Той отговаря: "40265". На касиерите вече не им пука как се казва кроасана, важно е да е "40265", защото компютърът в касата възприема цифрите, а не имената на кифличките. Постепенно всичко се потапя в дигиталния свят: живеем до изчислителната технология, която разбира физическите обекти като цифрови, и сме принудени да се адаптираме. Наближава ерата на Интернет на нещата, когато всички физически обекти ще бъдат представени в цифров вид и Интернет ще стане собственик в нашия хладилник. Всичко ще се върти в числата. Но проблемът е, че интензивността на информационните потоци вече е твърде голяма за нашите уши и очи.

Наскоро беше разработен метод за точно определяне на броя на нервните клетки в мозъка. По-рано се смяташе, че има 100 милиарда от тях, но това е много приблизителна цифра, тъй като измерванията бяха извършени по не съвсем правилен метод: взеха малка част от мозъка, под микроскоп преброиха броя на нервни клетки в него, което след това се умножава по общия обем. В нов експеримент хомогенна маса от мозъка се разбърква в миксер и се преброяват ядрата на нервните клетки и тъй като тази маса е хомогенна, полученото количество може да се умножи по общия обем. Оказаха се 86 милиарда. Според тези изчисления една мишка например има 71 милиона нервни клетки, а плъхът – 200. Маймуните имат около 8 милиарда нервни клетки, тоест разликата с човек е 80 милиарда. Защо движението при животните беше прогресивно и защо разривът с човека беше толкова остър? Какво можем да направим ние, което маймуните не могат?

Най-модерният процесор има два до три милиарда операционни единици. Човек има 86 милиарда само нервни клетки, които не са идентични с оперативна единица: всяка от тях има 10-15 хиляди контакта с други клетки и именно в тези контакти се решава въпросът за предаването на сигнал, както в оперативната единици транзистори. Ако умножите тези 10-15 хиляди по 86 милиарда, получавате милион милиарда контакти – толкова много оперативни звена има в човешкия мозък.

Мозъкът на слона тежи четири килограма (в най-добрия случай един и половина на човек) и съдържа 260 милиарда нервни клетки. Нас ни делят 80 милиарда от маймуната, а слонът е два пъти по-далеч от нас. Оказва се, че броят на клетките не корелира с интелектуалното развитие? Или слоновете са тръгнали по друг път, а ние просто не ги разбираме?

Факт е, че слонът е голям, има много мускули. Мускулите са направени от влакна с размерите на човек или мишка и тъй като слонът е много по-голям от човек, той има повече мускулни влакна. Мускулите се контролират от нервни клетки: техните процеси отговарят на всяко мускулно влакно. Съответно слонът се нуждае от повече нервни клетки, тъй като има повече мускулна маса: от 260 милиарда слонски нервни клетки 255 или 258 милиарда са отговорни за мускулния контрол. Почти всичките му нервни клетки са разположени в малкия мозък, който заема почти половината от мозъка, защото там се изчисляват всички тези движения. Всъщност 86 милиарда човешки нервни клетки също са разположени в малкия мозък, но все още има значително повече от тях в кората: не два или три милиарда, като слон, а 15, така че мозъкът ни има неизмеримо повече контакти от слоновете. По отношение на сложността на невронната мрежа хората значително изпреварват животните. Човекът печели с комбинаторни умения, това е богатството на мозъчната материя.

Мозъкът е много сложен. За сравнение: човешкият геном се състои от три милиарда сдвоени елемента, отговорни за кодирането. Но кодовете в него са напълно различни, така че мозъкът не може да се сравни с генома. Да вземем най-простото същество - амебата. Тя се нуждае от 689 милиарда двойки кодиращи елементи – нуклеотиди. На руски има 33 кодиращи елемента, но от тях могат да бъдат направени 16 хиляди думи от речника на Пушкин или няколкостотин хиляди думи на езика като цяло. Всичко зависи от това как е събрана самата информация, какъв е кодът, колко е компактен. Очевидно амебата направи това изключително неикономично, защото се появи в зората на еволюцията.

Проблемът с мозъка е, че той е нормален биологичен орган. То е еволюционно създадено, за да приспособи живо същество към околната среда. Всъщност мозъкът е спрял в еволюционното си развитие преди 40-50 хиляди години. Изследванията показват, че кроманьонецът вече е притежавал качествата, които притежава съвременният човек. Всички видове работа бяха на разположение за него: събиране на материали, лов, обучение на младежта, кроене и шиене. Следователно той имаше всички основни функции - памет, внимание, мислене. Мозъкът нямаше къде да се развива поради проста причина: човекът стана толкова интелигентен, че успя да настрои условията на околната среда, за да пасне на тялото си. Останалите животни трябваше да променят тялото си за условията на околната среда, което отнема стотици хиляди и милиони години, но ние напълно променихме средата за себе си само за 50 хиляди.

Мозъкът бил затворен за цял живот в пещера. Подготвен ли е за съвременните дворци и информационните потоци? Малко вероятно. Въпреки това природата е икономична, тя изостря животното за местообитанието, в което съществува. Обкръжението на човек, разбира се, се промени, но същността му не варираше малко. Въпреки драматичните промени, настъпили от древността, механиката на околната среда в рутинен смисъл е останала същата. Как се промени дейността на конструкторите, които правят ракета вместо Жигули? Разбира се, има разлика, но смисълът на творбата е същият. Сега средата се промени фундаментално: огромни магистрали, безкрайни телефонни разговори и всичко това се случи само за 15–35 години. Как един пещерно полиран мозък ще се справи с тази среда? Мултимедия, огромни, неадекватни скорости на информационния поток, нова ситуация с движенията около планетата. Има ли опасност мозъкът вече да не издържа на такива натоварвания?

Има проучване за заболеваемостта на хората от 1989 до 2011 г. През последните 20 години смъртността от сърдечно-съдови и онкологични заболявания е намаляла, но броят на неврологичните разстройства (проблеми с паметта, тревожност) рязко нараства за същото време. Неврологичните заболявания все още могат да се обяснят с поведенчески проблеми, но броят на психологическите заболявания нараства също толкова бързо, като в същото време те стават хронични. Тези статистически данни са сигнал, че мозъкът вече не може да се справи. Може би това не се отнася за всички: някой ходи на лекции, чете книги, някой се интересува от всичко. Но ние се раждаме различни, така че мозъкът на някого е по-добре подготвен поради генетични вариации. Делът на хората с неврологични заболявания става много значителен и това говори, че процесът е тръгнал в лоша посока. Третото хилядолетие ни предизвиква. Влязохме в зоната, когато мозъкът започна да изпраща сигнали, че средата, която създадохме, не е полезна за него. Стана по-сложно от това, което мозъкът може да ни предостави по отношение на адаптацията. Запасът от заточени за пещерата инструменти започна да се изчерпва.

Един от причинените от човека фактори, които оказват натиск върху човешкия мозък, е, че много решения сега са свързани с вероятността от сериозна грешка и това значително усложнява изчисленията. Преди всичко, което научихме, беше лесно автоматизирано: веднъж се научихме да караме колело и тогава мозъкът не се тревожеше за това. Сега има процеси, които не са автоматизирани: те трябва да бъдат постоянно наблюдавани. Тоест трябва или да извикаме линейка, или да се върнем в пещерите.

Какви по-прогресивни начини за решаване на този проблем имаме? Може би си струва да се комбинира с изкуствен интелект, който ще прецизира потока: намалете скоростта, където е твърде висока, изключете информация, която в момента е ненужна от зрителното поле. Автоматичните контролери, които могат да подготвят информация за нас, са подобни на първичните техники за готвене: те я дъвчат, за да може да се консумира, без да губи много енергия. Когато мъжът започна да готви храна на огъня, имаше много голям пробив. Челюстите станаха по-малки и имаше място за мозъците в главата. Може би е настъпил моментът да анализираме информацията около нас. Но кой ще го направи? Как да съчетаем естествения и изкуствения интелект? И тук се появява такава концепция като невронен интерфейс. Той осигурява директен контакт на мозъка с изчислителната система и се превръща в аналог на готвенето на храна на огън за този етап от еволюцията. В такова трио ще можем да съществуваме още 100-200 години.

Как да приложим това? Изкуственият интелект в обичайния му смисъл почти не съществува. Една изключително интелигентна игра на шах, в която човек никога няма да победи компютър, е подобно на състезание по вдигане на тежести с багер и не става дума за транзистори, а за програмата, написана за това. Тоест програмистите просто написаха алгоритъм, който предвижда конкретен отговор на конкретен ход: няма изкуствен интелект, който да знае какво да прави сам. Шахът е игра с краен брой сценарии, които могат да бъдат изброени. Но има десет смислени позиции на шахматната дъска до 120-та степен. Това е повече от броя на атомите във Вселената (десет в 80-та). Шахматните програми са изчерпателни. Тоест те запомнят всички шампионски и гросмайсторски игри, а това вече са много малки числа за изброяване. Човек прави ход, компютърът избира всички игри с този ход за секунди и ги наблюдава. С информация за вече изиграните игри винаги можете да играете оптимална игра и това е чиста измама. В нито едно първенство шахматист няма да има право да вземе лаптоп със себе си, за да види коя партия кой и как е играла. И машината има 517 лаптопа.

Има игри с непълна информация. Например, покерът е психологическа игра, базирана на блъф. Как ще играе една машина срещу човек в ситуация, която не може да бъде напълно изчислена? Наскоро обаче написаха програма, която се справя перфектно с това. Тайната е твърде много. Машината играе сама със себе си. За 70 дни тя изигра няколко милиарда игри и натрупа опит, далеч надхвърлящ този на всеки играч. С този вид багаж можете да предвидите резултатите от вашите ходове. Сега колите са ударили 57%, което е напълно достатъчно за победа в почти всеки случай. Човек има късмет около веднъж на хиляда игри.

Най-готината игра, която не може да бъде взета с никаква груба сила, е go. Ако броят на възможните позиции в шаха е десет на 120-та степен, тогава има десет от тях на 250-та или 320-та, в зависимост от това как броите. Това е астрономически комбинаторизъм. Ето защо всяка нова игра в Go е уникална: разнообразието е твърде голямо. Невъзможно е да се повтори играта - дори в общи линии. Променливостта е толкова голяма, че играта почти винаги следва уникален сценарий. Но през 2016 г. програмата Alpha Go започна да побеждава човек, като преди това е играл със себе си. 1200 процесора, 30 милиона позиции в паметта, 160 хиляди човешки партиди. Никой жив играч няма такъв опит, капацитет на паметта и скорост на реакция.

Почти всички експерти смятат, че изкуственият интелект е все още далеч. Но те измислиха такова понятие като "слаб изкуствен интелект" - това са системи за автоматизирано интелигентно вземане на решения. Някои решения за човек вече могат да се вземат от машина. Те са подобни на човешките, но се приемат, както в шаха, а не от интелектуален труд. Но как мозъкът ни взема интелектуални решения, ако машината е много по-силна както в паметта, така и в скоростта? Човешкият мозък също се състои от много елементи, които вземат решения въз основа на опит. Тоест, оказва се, че няма естествен интелект, че ние също сме ходещи изчислителни системи, просто нашата програма е написана сама?

Теоремата на Ферма отдавна е предположение. В продължение на 350 години най-изтъкнатите математици се опитват да го докажат аналитично, тоест да съставят програма, която в крайна сметка да докаже, стъпка по стъпка, по логичен начин, че това предположение е вярно. Перелман смятал за дело на живота си да докаже теоремата на Поанкаре. Как бяха доказани тези теореми? Поанкаре и Перелман нямаха аналитични решения в главите си, имаше само предположения. Кой от тях е гений? За гений може да се счита този, който е създал теоремата: той е предложил нещо, към което не е имал аналитичен подход. Откъде взе това правилно предположение? Той не дойде при него чрез груба сила: Ферма имаше само няколко възможности, като Поанкаре, докато по конкретен въпрос имаше само едно предположение. Физикът Ричард Файнман заключи, че в почти никакъв случай голямо откритие не е направено аналитично. Как тогава? Файнман отговаря: „Те се досетиха“.

Какво означава "предполагам"? За съществуването не ни е достатъчно да виждаме какво е и да вземаме решения въз основа на тази информация. Необходимо е да се постави в паметта нещо, което ще бъде полезно по-късно за позоваване. Но този етап не е достатъчен за маневриране в сложен свят. И ако еволюцията подбира индивиди за все по-фино приспособяване към околната среда, тогава в мозъка трябва да се раждат все по-фини механизми, за да се предскаже тази среда, да се изчислят последствията. Екземплярът си играе със света. Постепенно възникна мозъчна функция, която позволява да се изграждат динамични модели на външната реалност, ментални модели на физическия свят. Тази функция се приспособи към еволюционния избор и започна да се избира.

В човешкия мозък, очевидно, се е развил много висококачествен умствен модел на околната среда. Тя перфектно предсказва света дори на места, където не сме били. Но тъй като светът около нас е интегрален и всичко е взаимосвързано в него, моделът трябва да вземе тази взаимовръзка и да може да предвиди какво не е било. Човекът получи напълно уникална възможност, която рязко го отличи в еволюционната серия: той успя да възпроизведе бъдещето в невроните на мозъка си, използвайки модели на околната среда. Не е нужно да бягате след мамута, трябва да разберете къде ще тича. За да направите това, в главата има модел с динамичните характеристики на мамут, пейзаж, навици на животните. Когнитивната психология настоява, че работим с модели. Тук се изразходват 80 милиарда неврони: те ги съдържат. Моделът на света на математиката, на света на математическите абстракции е много разнообразен и предполага как трябва да се запълни тази или онази празнина, която все още не е обмислена. Предположенията идват от този модел, както и интуицията.

Защо маймуните не могат да работят върху пълноценни модели на физическия свят? В крайна сметка те съществуват на Земята стотици милиони години по-дълго от хората. Маймуните не са в състояние да събират информация за света около тях. В какви единици ще го опишат? Животните все още не са разработили метод за компактно и систематично моделиране на външна информация в мозъка с възможност за опериране с нея. Човек има такъв метод, като се вземат предвид и най-малките детайли. Това е език. С помощта на езика сме обозначили с понятия всички най-малки песъчинки на този свят. Така ние трансплантирахме физическия свят в менталния. Това са имена, които циркулират в менталния свят без никаква маса. Чрез изписването на адреси, използвайки сложни мозъчни структури, както при програмиране в компютър, ние придобиваме опит за общуване със света. Между понятията възникват връзки. Всяка концепция има флагове, към които можете да прикачите допълнителни значения. Така расте голяма система, която работи асоциативно и отрязва ненужните стойности с помощта на адреси. Такава механика трябва да бъде поддържана от много сложна мрежова структура.

Нашето мислене се основава на догадки. Не е нужно да броим вариации на шахматни фигури - имаме динамичен модел на шахматната игра, който казва къде да се движим. Този модел е солиден, има и опит от шампионски мачове, но е по-добър, защото предвижда малко по-напред. Машината помни само това, което е, нашият модел е динамичен, може да бъде стартиран и възпроизвеждан преди кривата.

И така, възможно ли е да се комбинират мозъкът и изкуственият интелект, макар и намалени и намалени в права, така че творческите задачи да останат с човек, а паметта и скоростта - с машина? В Съединените щати има девет милиона камиони. В момента те могат да бъдат заменени от автоматизирани системи за вземане на решения: всички коловози са много спретнато маркирани, дори има сензори за налягане на пистата. Но драйверите не се заменят с компютри по социални причини и това е така в различни индустрии. Съществува и опасност системата да действа в разрез с интересите на лицето, поставяйки икономическите ползи над тях. Такива ситуации, разбира се, ще бъдат програмирани, но е невъзможно да се предвиди всичко. Хората рано или късно ще попаднат в услугата, машините ще ги използват. От човека ще остане само мозък, способен на творчески решения. И не е задължително да се дължи на конспирация на машини. Ние самите можем да се вкараме в подобна ситуация, като програмираме машините, така че, изпълнявайки поставените от нас задачи, да не се съобразяват с човешките интереси.

Илон Мъск измисли ход: човек ще ходи с раница с изчислителна мощност, към която мозъкът ще се обръща при нужда. Но за да се възлагат определени задачи на машините, е необходим директен контакт с мозъка. От мозъка до раницата ще минава кабел или колата ще бъде зашита под кожата. Тогава човекът ще бъде напълно снабден с трансцендентална памет и скорост. Това електронно устройство няма да се преструва на личност в историята, но за работодателите човек ще разшири възможностите си. Камионьорът ще може да си позволи да спи в колата: той ще бъде управляван от интелекта, който ще събуди мозъка в критичен момент.

Как да се свържа с мозъка? Разполагаме с всички технически средства. Освен това стотици хиляди хора вече ходят с такива електроди по медицински причини. За откриване на фокуса на епилептичен припадък и за спирането му се монтират устройства, които записват електрическата активност на мозъка. Веднага щом електродите забележат признаци на атака в хипокампуса, те я спират. В САЩ има лаборатории, в които се имплантират такива устройства: костта се отваря и плоча с електроди се вкарва в кората на един и половина милиметра, до средата му. След това се монтира друга матрица, до нея се приближава прът, натиска се бутон и той рязко, с голямо ускорение, удря матрицата, така че да навлезе в кората с един и половина милиметра. След това всички ненужни устройства се отстраняват, костта се зашива и остава само малък конектор. Специален манипулатор, кодиращ електронната дейност на мозъка, дава възможност на човек да управлява, например, роботизирана ръка. Но това се обучава с голяма трудност: човек отнема няколко години, за да се научи как да управлява такива обекти.

Защо електродите се имплантират в моторния кортекс? Ако моторната кора контролира ръката, това означава, че трябва да получавате команди от там, които управляват манипулатора. Но тези неврони са свикнали да контролират ръката, чието устройство е коренно различно от манипулатора. Професор Ричард Андерсън излезе с идеята за имплантиране на електроди в зоната, където се ражда планът за действие, но все още не са разработени драйвери за управление на задвижванията на движение. Той имплантира неврони в теменната област, в пресечната точка на слуховата, зрителната и двигателната част. Учените дори успяха да установят двупосочен контакт с мозъка: беше разработена метална ръка, върху която бяха инсталирани сензори, стимулиращи мозъка. Мозъкът се е научил да прави разлика между стимулация на всеки пръст поотделно.

Друг начин е неинвазивна връзка, при която електродите са разположени на повърхността на главата: това, което клиниките наричат електроенцефалограма. Създава се решетка от електроди, в която всеки електрод съдържа микросхема, усилвател. Мрежата може да бъде кабелна или безжична; информацията отива директно в компютъра. Човек прави умствени усилия, промените в потенциалите на мозъка му се следят, класифицират и дешифрират. След разпознаване и класифициране информацията се подава към съответните устройства - манипулатори.

Друг ход е социализацията на пациенти с двигателни и говорни нарушения. В проекта Neurochat пред пациента се поставя матрица с букви. Неговите колони и редове са подчертани и ако изборът падне на линията, от която се нуждае човекът, електроенцефалограмата отчита малко по-различна реакция. Същото се случва и с колоната, а буквата, от която се нуждае човекът, се намира на кръстовището. Надеждността на системата към момента е 95%. Беше необходимо да се уверите, че пациентът просто се свързва с интернет и изпълнява всякакви задачи, така че към матрицата бяха добавени не само букви, но и икони, обозначаващи определени команди. Наскоро беше построен мост между Москва и Лос Анджелис: пациентите от местните клиники успяха да установят контакт чрез кореспонденция.

Най-новото развитие в областта на контактите с мозъка са невросимбиотичните клъстери, които се управляват не от букви, а от клетките на паметта на една машина. Ако вземем осем клетки или един байт, тогава с такъв контакт можем да изберем една от клетките и да запишем единица информация там. По този начин ние комуникираме с компютъра, записвайки същото "40265" в него. Клетките съдържат както стойностите, които трябва да бъдат оперирани, така и процедурите, които трябва да бъдат приложени към тези клетки. Така че – без да нахлувате в мозъка, а от неговата повърхност – можете да управлявате компютър. Учените по материали измислиха много тънък проводник, пет микрона, изолиран по цялата му дължина, а в неговите възли бяха поставени сензори за електрически потенциал. Жицата е много еластична: може да се хвърли върху предмет с всякакъв релеф и по този начин да събере електрическо поле от всяка, най-малката повърхност. Тази мрежа може да се смеси с гела, да се постави сместа в спринцовка и да се инжектира в главата на мишката, където ще се изправи и ще седи между лобовете на мозъка. Но сместа не може да попадне в самия мозък, така че новата идея е да се инжектира мрежа в мозъка, когато току-що започва да се формира, в ембрионалния стадий. Тогава той ще бъде в масата на мозъка и клетките ще започнат да растат през него. Така получаваме брониран мозък с кабел. Такъв мозък може бързо да разбере в коя област е необходимо да промени потенциала на компютъра да изпълнява определени задачи или да записва информация в клетките си, тъй като той взаимодейства с електродите от раждането. И това е пълен контакт.