Мистерије функционисања људског мозга одувек су мучиле научнике. Увек је било покушаја имитације људског мозга. Пројекат људског мозга је један од таквих покушаја. У којој фази су научници? Има ли успеха?
Људски мозак је најмистериознији биолошки рачунар који познајемо. У ствари, не знамо довољно о томе, упркос напорима научника да сазнају о томе на све софистицираније начине током векова. Само најновије технологије могу нам дати право знање о којем смо раније могли само да нагађамо. То не мења чињеницу да смо још далеко од пуне свести. У којој су фази савремени научници?
Такође занимљиво: Шта су неуронске мреже и како функционишу?
Педесетих година прошлог века, када се термин „вештачка интелигенција” први пут појавио у науци и када су истраживачи вештачке интелигенције успешно доказали да можете научити машину да ради ствари које не можете сами, били су узбуђени због тога. Једноставна могућност да машина може сама да учи, доказује математичке теореме (ово је урађено, на пример, програмом Логиц Тхеорист који су 1950. године развили Ален Њуел и Херберт Сајмон), или да игра даме и победи човека (програм Артура Семјуел, ИБМ инжењер, касније професор на Универзитету Станфорд), навео је научни свет да верује да је потпуна симулација људског мозга удаљена само неколико година.
Прошле су деценије, и упркос огромном расту рачунарске снаге, развоју вештачких неуронских мрежа и АИ алгоритама са дубоким машинским учењем, још увек смо далеко од симулације чак и фрагмената мозга. Једноставно речено, пионири вештачке интелигенције у другој половини 20. века умногоме су потценили могућности ове „желеасте масе“ код наших корњача, која је 90% воде.
Такође занимљиво: ЦхатГПТ: Једноставна упутства за употребу
При рођењу, људски мозак тежи приближно 300 г. Потпуно развијен мозак одрасле особе тежи приближно 1,5 кг. Ових 1,5 кг садржи цео наш универзум и све менталне способности које имамо. Не само оне свесне, као што су апстрактно размишљање, креативност, већ и оне којих нисмо свесни: покретљивост покрета, контрола система циркулације, дисање и још много, много више.
Међу научницима је популарна изјава да се људски мозак састоји од приближно 100 милијарди неурона. Не знамо њихов тачан број, а може се разликовати код сваког појединца од људске врсте. Али претпоставимо да је то тачно, а овај број није тако мали. 100 милијарди је много, али савремени суперкомпјутери могу да симулирају и веће објекте. Међутим, проблем је у томе што је неурон нешто много сложеније од, на пример, тексела у 3Д графици, пиксела на слици или било ког другог објекта који се може описати само малим делом кода.
Неурони у нашем мозгу су повезани једни са другима. То нису физичке везе, јер би се тада електрични импулси генерисани у појединим неуронима брзо ширили по целом телу, што би практично онемогућило функционисање. Пренос информација у нашем мозгу заснива се и на електрицитету (импулси) и на хемији (неуротрансмитери). Сваки неурон (подсетимо се сада популарне слике неурона као „дрвета” са карактеристичним дендритима) може се повезати са другима уз помоћ до десет хиљада синаптичких веза.
Слажем се, 10000 веза из једне нервне ћелије је много већи ниво сложености од логичких капија у транзисторима. Ако покушамо да пребројимо број свих могућих веза између неурона и стања које они могу да добију у сваком тренутку (само једно), добићемо огроман број који далеко премашује процењени број атома у целом опсервабилном универзуму. Користећи овај приступ, многи научници који се специјализују за неуробиологију и такође имају искуство у компјутерским наукама верују да је, чак и са тренутним нивоом знања и његовим очекиваним развојем, потпуна симулација тако сложеног органа задатак који ће превазићи наше могућности за Дуго времена. Али то не значи да научници ништа не раде и да ништа нису постигли. Хајде да погледамо неке пројекте који имају за циљ да симулирају, ако не цео људски ум, онда бар његов део.
Прочитајте такође: 7 најбољих употреба ЦхатГПТ-а
Јапански научници са Технолошког института Окинаве и немачки истраживачи из Форсцхунгсзентрум Јулицх су 2013. удружили снаге и користили један од најмоћнијих суперкомпјутера на нашој планети у то време (назван К Цомпутер, лидер листе Топ500 2011.) са рачунарском снагом. од 8,16 ПФЛОПС (или 8,16 квадрилиона операција са плутајућим зарезом у секунди) да покушамо да симулирамо само део мозга. Генерално, симулација се састојала од мапирања рада 1,73 милијарде неурона, што је заједно створило мрежу од 10,4 трилиона синаптичких веза. То је нешто више од 1 процента потенцијала тог биолошког "желеа" заглављеног у вашој лобањи. Симулација је користила пуну снагу 82944 Спарц64 ВИИИфк процесора (један систем има фреквенцију такта од 2 ГХз и 8 језгара). Да ли је овај приступ успео?
Према научницима, да, али с друге стране... зависи како на то гледате. Приближно 40 минута рада овог суперкомпјутера трајало је за симулацију од само 1 секунде рада поменутог фрагмента неуронске мреже мозга. Дакле, иако се чињеница да је симулација уопште и спроведена може назвати успехом, јер ефекти, време израчунавања и обим симулације показују са каквим огромним проблемом се овде суочавамо. И мора се запамтити да се са повећањем броја неурона, сложеност синаптичке мреже повећава не линеарно, већ експоненцијално! Када би се за исти задатак користио чак и тренутно најбржи амерички суперкомпјутер Фронтиер, који ради у Националној лабораторији Оак Риџ и који има рачунарску снагу од чак 1102 ПФЛОПС, односно 135 пута већу од поменутог јапанског К Цомпутера, то не би значило да би Фронтиер могао да симулира (са истим параметрима модела) неуронску мрежу 135 пута већу. Иста симулација једне реалне секунде мреже од 1,73 милијарде неурона трајаће на америчком суперкомпјутеру не 40 минута, већ мање од 18 секунди. Али ово је и даље много више од стварне симулације мреже у реалном времену и само је мали део онога што имамо у нашим главама. Симулација рада читавог ума још увек припада области научне фантастике. Али научници и даље покушавају.
Прочитајте такође: О квантним рачунарима једноставним речима
Пројекат људског мозга (ХБП) по свом обиму и средствима издвојеним за овај научни пројекат може се упоредити са другим пројектом везаним за човека – чувеним пројектом „Људски ген“, који је трајао од 1990. до 2003. године. Да би се у потпуности разумео људски геном, пројекат Хуман Браин има за циљ да помогне научницима да боље разумеју наш мозак. Међутим, пројекат Људски мозак, који траје од 2013. и првобитно је требало да се заврши после деценије истраживања (тј. 2023.), није ни близу да симулира цео мозак. Дакле, које циљеве научници планирају постићи овим истраживањем?
Главни циљ ХБП-а није да симулира цео мозак, јер се надам да смо већ показали да је овај задатак изван могућности наше данашње цивилизације. Циљ је да се бар делимично овлада сложеношћу мозга. Ово ће помоћи у развоју таквих наука као што су медицина, рачунарство, неурологија, као и у развоју технологија чији је рад инспирисан начином на који функционише наш ум.
Један од резултата ХБП пројекта је стварање дигиталне платформе за истраживање мозга ЕБРАИНС. ЕБРАИНС је платформа отвореног кода која омогућава истраживачима из целог света да користе дигиталне алате доступне у безбедном окружењу у облаку. Другим речима, ЕБРАИНС пружа научницима алате за моделирање и анализу функционисања појединих области мозга.
Један такав алат је програм виртуелне симулације мозга који су креирали ХБП и ЕБРАИНС. Овај алат је потпуно неспособан да симулира рад целог мозга, али омогућава, на пример, истраживачима нових лекова да симулирају њихов ефекат на групе неурона. Ово ће заузврат омогућити научницима да развију нове третмане корисне за сложене болести као што су Алцхајмерова болест, депресија, Паркинсонова болест и још много тога.
Такође занимљиво:
Још већи и новији пројекат који су покренуле америчке истраживачке институције је УС БРАИН Инитиативе. Ово је још један вишегодишњи истраживачки пројекат вредан више милијарди долара који има за циљ мапирање људског конектома. Шта је веза? Ово је скуп нервних веза овог организма. Као што је геном потпуна мапа генетског ланца, и протеом је потпуна мапа протеина датог организма. Већ знамо људски геном, његово откриће коштало је милијарде долара. Данас је тестирање генома широко доступно и, на пример, генетски тестови на присуство дефекта коштају неколико стотина долара. Комплетан геном је нешто скупљи, али је и даље за редове величине мањи од цене првог очитавања људске ДНК.
Вратимо се на Цоннецтоме и амерички БРАИН пројекат. Која је сврха овог пројекта? Џош Гордон, директор америчког Националног института за ментално здравље у Бетхесди, Мериленд, рекао је: „Познавање свих типова можданих ћелија, како се оне међусобно повезују и како су у интеракцији отвориће потпуно нови сет терапија које данас не могу ни да замислим“. Тренутно се креира и систематски развија највећи светски каталог типова нервних ћелија. Овај каталог, назван БРАИН Инитиативе Целл Ценсус Нетворк (БИЦЦН), описује колико различитих типова ћелија има у мозгу, у којим пропорцијама се јављају, како су просторно распоређене и какве интеракције се дешавају између њих.
Одакле долази овај приступ? Из потребе да се разуме како мозак функционише. Предности овог приступа су објашњене у изјави за Натуре неуронаучника Кристофа Коха, главног научника програма МиндСцопе, који спроводи Аллен институт за науку о мозгу у Сијетлу: „Као што ништа у хемији нема смисла без периодног система елемената, ништа неће имати смисла у разумевању мозга без разумевања постојања и функционисања појединих типова ћелија“.
Ако бисмо хипотетички постигли технолошки потенцијал да можемо да скенирамо ћелију по ћелију и, на пример, рекреирамо људски мозак, такав приступ би значио да чак и да успемо (што данас није реално), ипак не бисмо разумели зашто мозак ради онако како се заиста дешава. И није важно да ли говоримо о мозгу као живом биолошком органу или његовом дигиталном, хипотетички клонираном пару. МОЗАК и именик БИЦЦН су полазне тачке за разумевање структуре и рада сваког неуронског кола, а самим тим и за разумевање сложеног понашања које управља свим врстама са органом тако сложеним као што је мозак.
Истраживања се настављају, а научници стално представљају своја нова достигнућа на посебно креираној веб страници. Стога сам сигуран да нас ускоро очекују још занимљивија открића.
Такође занимљиво:
Виев Цомментс
Ускоро ће бити могуће да се свима вади мозак као непотребан...