At leve i en digital verden: hvordan bliver computerteknologi indlejret i hjernen?

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-16 16:01

Vores hjerne er tilpasset til livet i en hule, og ikke til at behandle non-stop strømme af information - undersøgelser viser, at den stoppede i sin evolutionære udvikling for 40-50 tusind år siden. Psykofysiolog Alexander Kaplan fortalte i sit foredrag "Kontakt med hjernen: realiteter og fantasier" hvor længe en person vil være i stand til at klare livet under betingelserne for enorme motorveje, bevægelser rundt om planeten og endeløse indkommende, og også hvordan vi selv kan rette op eller forkæle alt ved hjælp af kunstig intelligens …

Forestil dig en situation: en person kommer til en butik, vælger en croissant, giver den til kassereren. Han viser den til en anden kasserer og spørger: "Hvad er det her?" Han svarer: "40265". Kasserere er ligeglade med, hvad croissanten hedder, det er vigtigt, at det er "40265", for computeren i kasseapparatet opfatter tallene, ikke navnene på bollerne. Efterhånden dykker alt ind i den digitale verden: Vi lever ved siden af computerteknologi, som forstår fysiske objekter som digitale, og vi er tvunget til at tilpasse os. Tiden for tingenes internet nærmer sig, hvor alle fysiske genstande vil blive præsenteret i digital form, og internettet bliver ejeren i vores køleskab. Alt vil dreje sig om tal. Men problemet er, at intensiteten af informationsstrømmene allerede er for stor for vores ører og øjne.

For nylig er der udviklet en metode til præcist at bestemme antallet af nerveceller i hjernen. Tidligere troede man, at der er 100 milliarder af dem, men det er et meget omtrentligt tal, fordi målingerne blev udført med en ikke helt korrekt metode: de tog et lille stykke af hjernen, under mikroskopet talte de antallet af nerveceller i det, som derefter blev ganget med det samlede volumen. I et nyt forsøg blev en homogen masse af hjernen omrørt i en mixer og nervecellernes kerner blev talt, og da denne masse er homogen, kan den resulterende mængde ganges med det samlede volumen. Det blev til 86 mia. Ifølge disse beregninger har en mus for eksempel 71 millioner nerveceller, og en rotte har 200. Aber har omkring 8 milliarder nerveceller, det vil sige, at forskellen med en mand er 80 milliarder. Hvorfor var bevægelsen hos dyr progressiv, og hvorfor bruddet med mennesket var så skarpt? Hvad kan vi gøre, som aber ikke kan?

Den mest moderne processor har to til tre milliarder driftsenheder. En person har kun 86 milliarder nerveceller, som ikke er identiske med en operationel enhed: hver af dem har 10-15 tusinde kontakter med andre celler, og det er i disse kontakter, at spørgsmålet om signaltransmission er løst, som i den operationelle enheder af transistorer. Hvis man ganger disse 10-15 tusinde med 86 milliarder, får man en million milliarder kontakter – der er så mange operationelle enheder i den menneskelige hjerne.

En elefants hjerne vejer fire kilo (i bedste fald et menneskes halvandet) og indeholder 260 milliarder nerveceller. Vi er 80 milliarder fra hinanden fra aben, og elefanten er dobbelt så langt væk fra os. Det viser sig, at antallet af celler ikke hænger sammen med intellektuel udvikling? Eller er elefanterne gået den anden vej, og vi forstår dem bare ikke?

Faktum er, at elefanten er stor, den har mange muskler. Muskler er lavet af fibre på størrelse med et menneske eller en mus, og da en elefant er meget større end et menneske, har den flere muskelfibre. Muskler styres af nerveceller: deres processer passer til hver muskelfiber. Derfor har elefanten brug for flere nerveceller, fordi den har mere muskelmasse: ud af 260 milliarder elefantnerveceller er 255 eller 258 milliarder ansvarlige for muskelkontrol. Næsten alle dens nerveceller er placeret i lillehjernen, som fylder næsten halvdelen af hjernen, fordi det er der, alle disse bevægelser beregnes. I virkeligheden er 86 milliarder menneskelige nerveceller også placeret i lillehjernen, men der er stadig betydeligt flere af dem på cortex: Ikke to eller tre milliarder, som en elefant, men 15, så vores hjerner har umådeligt flere kontakter end elefanter. Med hensyn til kompleksiteten af det neurale netværk har mennesker markant overhalet dyr. Mennesket vinder ved kombinatoriske færdigheder, dette er hjernens stofs rigdom.

Hjernen er meget kompleks. Til sammenligning: det menneskelige genom består af tre milliarder parrede elementer, der er ansvarlige for kodningen. Men koderne i den er helt anderledes, så hjernen kan ikke sammenlignes med genomet. Lad os tage det enkleste væsen - amøben. Hun har brug for 689 milliarder par kodende elementer - nukleotider. Der er 33 kodende elementer på russisk, men 16 tusind ord fra Pushkin-ordbogen eller flere hundrede tusinde ord på sproget som helhed kan laves af dem. Det hele afhænger af, hvordan selve informationen er sat sammen, hvad koden er, hvor kompakt den er. Det er klart, at amøben gjorde dette ekstremt uøkonomisk, fordi det dukkede op ved evolutionens begyndelse.

Problemet med hjernen er, at det er et normalt biologisk organ. Det er evolutionært skabt for at tilpasse et levende væsen til dets miljø. Faktisk stoppede hjernen i sin evolutionære udvikling for 40-50 tusind år siden. Forskning viser, at Cro-Magnon-mennesket allerede besad de kvaliteter, som det moderne menneske har. Alle former for arbejde stod til hans rådighed: materialeindsamling, jagt, ungdomsundervisning, klipning og syning. Derfor havde han alle de grundlæggende funktioner - hukommelse, opmærksomhed, tænkning. Hjernen havde ingen steder at udvikle sig af en simpel grund: Mennesket blev så intelligent, at det var i stand til at justere miljøforholdene, så de passede til sin krop. Resten af dyrene skulle ændre deres krop for miljøforholdene, hvilket tager hundredtusinder og millioner af år, men vi ændrede miljøet fuldstændigt for os selv på kun 50 tusinde.

Hjernen blev fængslet på livstid i en hule. Er han forberedt på moderne paladser og informationsstrømme? Usandsynlig. Ikke desto mindre er naturen økonomisk, den skærper dyret til det levested, hvor det eksisterer. En persons miljø ændrede sig selvfølgelig, men dets essens varierede lidt. På trods af de dramatiske ændringer, der er sket siden antikken, er miljømekanikken i rutinemæssig forstand forblevet den samme. Hvordan har aktiviteten hos designere, der laver en raket i stedet for en Zhiguli, ændret sig? Selvfølgelig er der forskel, men meningen med arbejdet er den samme. Nu har miljøet ændret sig fundamentalt: enorme motorveje, endeløse telefonopkald, og alt dette skete på kun 15-35 år. Hvordan vil en hulepoleret hjerne klare dette miljø? Multimedier, enorme, utilstrækkelige hastigheder af informationsflow, en ny situation med bevægelser rundt om planeten. Er der fare for, at hjernen ikke længere kan modstå sådanne belastninger?

Der er en undersøgelse af forekomsten af mennesker fra 1989 til 2011. I løbet af de seneste 20 år er dødeligheden af hjerte-kar- og onkologiske sygdomme faldet, men antallet af neurologiske lidelser (hukommelsesproblemer, angst) er samtidig stærkt stigende. Neurologiske sygdomme kan stadig forklares med adfærdsproblemer, men antallet af psykiske sygdomme vokser lige så hurtigt, og de bliver samtidig kroniske. Disse statistikker er et signal om, at hjernen ikke længere kan klare det. Måske gælder dette ikke for alle: nogen går til forelæsninger, læser bøger, nogen er interesseret i alt. Men vi er født forskellige, så en persons hjerne er bedre forberedt på grund af genetisk variation. Andelen af mennesker med neurologiske sygdomme er ved at blive meget betydelig, og det tyder på, at processen er gået i en dårlig retning. Det tredje årtusinde udfordrer os. Vi kom ind i zonen, da hjernen begyndte at sende signaler om, at det miljø, vi skabte, ikke var nyttigt for det. Det er blevet mere komplekst, end hvad hjernen kan give os i forhold til tilpasning. Beholdningen af værktøj slebet til hulen begyndte at blive opbrugt.

En af de menneskeskabte faktorer, der presser den menneskelige hjerne, er, at mange beslutninger nu er forbundet med sandsynligheden for en alvorlig fejl, og det komplicerer beregningerne meget. Tidligere var alt, hvad vi lærte, let automatiseret: Vi lærte at cykle én gang, og så bekymrede hjernen sig ikke om det. Nu er der processer, der ikke er automatiserede: De skal konstant overvåges. Det vil sige, at vi enten skal tilkalde en ambulance eller vende tilbage til hulerne.

Hvilke mere progressive måder at løse dette problem har vi? Måske er det værd at kombinere med kunstig intelligens, som vil forfine flowet: reducer hastigheden, hvor den er for høj, udeluk information, der er unødvendig i øjeblikket fra synsfeltet. Automatiske controllere, der kan forberede information til os, er beslægtet med primære madlavningsteknikker: de tygger det, så det kan forbruges uden at spilde meget energi. Da manden begyndte at lave mad på bålet, var der et meget stort gennembrud. Kæberne blev mindre, og der blev plads til hjernerne i hovedet. Måske er øjeblikket kommet til at dissekere informationen omkring os. Men hvem vil gøre det? Hvordan kombinerer man kunstig intelligens og naturlig intelligens? Og det er her et koncept som en neural grænseflade dukker op. Det giver direkte kontakt mellem hjernen og computersystemet og bliver en analog af tilberedning af mad i brand til denne fase af udviklingen. I sådan en trio vil vi kunne eksistere i yderligere 100-200 år.

Hvordan implementerer man dette? Kunstig intelligens i sin sædvanlige forstand eksisterer næppe. Et yderst intelligent skakspil, hvor en person aldrig vil slå en computer, er beslægtet med en vægtløftningskonkurrence med en gravemaskine, og det handler ikke om transistorer, men om programmet skrevet til dette. Det vil sige, at programmører simpelthen skrev en algoritme, der giver et specifikt svar på et specifikt træk: Der er ingen kunstig intelligens, der ved, hvad de skal gøre på egen hånd. Skak er et spil med et begrænset antal scenarier, der kan opregnes. Men der er ti meningsfulde positioner på skakbrættet i 120. grad. Dette er mere end antallet af atomer i universet (ti i det 80.). Skakprogrammer er udtømmende. Det vil sige, at de husker alle mesterskabs- og stormesterspil, og det er allerede meget små tal til opregning. En person foretager et træk, computeren vælger alle spil med dette træk på få sekunder og overvåger dem. Med information om de spil, der allerede er spillet, kan du altid spille et optimalt spil, og det er ren fidus. I intet mesterskab vil en skakspiller ikke få lov til at tage en bærbar computer med sig for at se, hvilket spil der blev spillet af hvem og hvordan. Og maskinen har 517 bærbare computere.

Der er spil med ufuldstændig information. For eksempel er poker et bluff-baseret psykologisk spil. Hvordan vil en maskine spille mod en person i en situation, der ikke kan beregnes fuldt ud? Men for nylig skrev de et program, der klarer dette perfekt. Hemmeligheden er for meget. Maskinen leger med sig selv. På 70 dage har hun spillet adskillige milliarder spil og akkumuleret erfaring, der langt overstiger enhver spillers. Med denne slags bagage kan du forudsige resultaterne af dine bevægelser. Nu har bilerne ramt 57%, hvilket er ganske nok til at vinde i næsten alle tilfælde. En person er heldig omkring én ud af tusinde spil.

Det fedeste spil, der ikke kan tages af nogen brute force, er go. Hvis antallet af mulige positioner i skak er ti til 120. potens, så er der ti af dem i 250. eller 320., afhængig af hvordan du tæller. Dette er astronomisk kombinatorisme. Derfor er hvert nyt spil i Go unikt: variationen er for stor. Det er umuligt at gentage spillet - selv ikke i generelle vendinger. Variabiliteten er så høj, at spillet næsten altid følger et unikt scenarie. Men i 2016 begyndte Alpha Go-programmet at slå en person, der også tidligere har spillet med sig selv. 1200 processorer, 30 millioner hukommelsespositioner, 160 tusinde menneskelige batches. Ingen levende spiller har en sådan erfaring, hukommelseskapacitet og reaktionshastighed.

Næsten alle eksperter mener, at kunstig intelligens stadig er langt væk. Men de fandt på sådan et koncept som "svag kunstig intelligens" - det er systemer til automatiseret intelligent beslutningstagning. Nogle beslutninger for en person kan nu træffes af en maskine. De ligner mennesker, men de accepteres, ligesom i skak, ikke af intellektuelt arbejde. Men hvordan træffer vores hjerne intellektuelle beslutninger, hvis maskinen er meget stærkere i både hukommelse og hastighed? Den menneskelige hjerne består også af mange elementer, der træffer beslutninger baseret på erfaring. Det vil sige, det viser sig, at der ikke er nogen naturlig intelligens, at vi også går computersystemer, bare vores program er skrevet af sig selv?

Fermats teorem har længe været en formodning. I 350 år har de mest fremtrædende matematikere forsøgt at bevise det analytisk, det vil sige at sammensætte et program, der i sidste ende, trin for trin, på en logisk måde vil bevise, at denne antagelse er sand. Perelman betragtede det som sit livsværk at bevise Poincarés teorem. Hvordan blev disse teoremer bevist? Poincaré og Perelman havde ingen analytiske løsninger i hovedet, der var kun antagelser. Hvilken er et geni? Et geni kan betragtes som den, der skabte teoremet: han foreslog noget, som han ikke havde nogen analytisk tilgang til. Hvor fik han denne korrekte antagelse fra? Han kom ikke til ham med rå magt: Fermat havde kun nogle få muligheder, som Poincaré, mens der i et specifikt spørgsmål kun var én antagelse. Fysiker Richard Feynman konkluderede, at der i næsten ingen tilfælde var en stor opdagelse gjort analytisk. Hvordan så? Feynman svarer: "De gættede det."

Hvad betyder "gæt"? For tilværelsen er det ikke nok for os at se, hvad der er og træffe beslutninger baseret på denne information. Det er nødvendigt at indsætte noget i hukommelsen, som vil være nyttigt senere at henvise til. Men denne fase er ikke nok til at manøvrere i en kompleks verden. Og hvis evolutionen udvælger individer til en stadig mere subtil tilpasning til miljøet, så skal der fødes flere og flere subtile mekanismer i hjernen for at forudsige dette miljø, beregne konsekvenserne. Eksemplaret leger med verden. Efterhånden opstod der en hjernefunktion, der gør, at man kan bygge dynamiske modeller af den ydre virkelighed, mentale modeller af den fysiske verden. Denne funktion justerede sig selv til evolutionært udvalg og begyndte at blive valgt.

I den menneskelige hjerne er der tilsyneladende udviklet en mental model af meget høj kvalitet af miljøet. Hun forudsiger perfekt verden selv på steder, hvor vi ikke har været. Men da verden omkring os er integreret, og alt er forbundet i den, bør modellen opfange denne sammenkobling og være i stand til at forudsige, hvad der ikke var. Mennesket fik en helt unik mulighed, der skarpt adskilte ham i den evolutionære serie: Han var i stand til at reproducere fremtiden i neuronerne i sin hjerne ved hjælp af modeller af miljøet. Du behøver ikke at løbe efter mammutten, du skal finde ud af, hvor den vil løbe. For at gøre dette er der i hovedet en model med de dynamiske egenskaber af en mammut, landskab, dyrevaner. Kognitiv psykologi insisterer på, at vi arbejder med modeller. Det er her, 80 milliarder neuroner bliver brugt: de indeholder dem. Modellen for matematikkens verden, de matematiske abstraktioners verden er meget forskelligartet, og den foreslår, hvordan dette eller hint hul skal udfyldes, hvilket endnu ikke er tænkt ud. Formodninger kommer fra denne model, ligesom intuitionen.

Hvorfor kan aber ikke arbejde på fuldgyldige modeller af den fysiske verden? De eksisterer trods alt på Jorden i hundreder af millioner af år længere end mennesker. Aber er ikke i stand til at indsamle information om verden omkring dem. I hvilke enheder vil de beskrive det? Dyr har endnu ikke udviklet en metode til kompakt og systematisk modellering af ekstern information i hjernen med mulighed for at operere på den. En person har en sådan metode, og under hensyntagen til de mindste detaljer. Det er et sprog. Ved hjælp af sproget har vi med koncepter udpeget alle de mindste sandkorn i denne verden. Således transplanterede vi den fysiske verden til den mentale. Det er navne, der cirkulerer i den mentale verden uden nogen masse. Ved at skrive adresser ud ved hjælp af komplekse hjernestrukturer, som ved programmering i en computer, får vi erfaring med at kommunikere med verden. Der opstår sammenhænge mellem begreber. Hvert koncept har flag, som du kan tillægge yderligere betydninger. Sådan vokser et stort system, som fungerer associativt og afskærer unødvendige værdier ved hjælp af adresser. En sådan mekaniker skal understøttes af en meget kompleks netværksstruktur.

Vores tænkning er baseret på gætværk. Vi behøver ikke at tælle variationer af skakbrikker - vi har en dynamisk model af skakspillet, der fortæller, hvor vi skal flytte. Denne model er solid, den har også erfaring med mesterskabsspil, men den er bedre, fordi den forudsiger lidt før tid. Maskinen husker kun hvad der er, vores model er dynamisk, den kan startes og spilles foran kurven.

Så er det muligt at kombinere hjernen og kunstig intelligens, omend formindsket og reduceret i rettigheder, så kreative opgaver forbliver hos en person, og hukommelse og hastighed - med en maskine? Der er ni millioner vognmænd i USA. Lige nu kan de erstattes af automatiserede beslutningssystemer: alle spor er meget pænt markeret, der er endda tryksensorer på banen. Men chauffører bliver ikke erstattet af computere af sociale årsager, og det er tilfældet i en række forskellige brancher. Der er også en fare for, at systemet vil handle i modstrid med personens interesser og sætte økonomiske fordele over. Sådanne situationer vil selvfølgelig blive programmeret, men det er umuligt at forudse alt. Folk vil før eller siden falde ind i tjenesten, maskinerne vil bruge dem. Kun en hjerne, der er i stand til kreative løsninger, vil være tilbage af en person. Og det behøver ikke at skyldes en sammensværgelse af maskiner. Vi kan selv køre os selv ud i en lignende situation ved at programmere maskinerne, så de ved at udføre de opgaver, vi har stillet, ikke tager hensyn til menneskelige interesser.

Elon Musk kom med et træk: en person vil gå med en rygsæk med computerkraft, som hjernen vil henvende sig til efter behov. Men for at tildele bestemte opgaver til maskiner kræves direkte kontakt med hjernen. Et kabel løber fra hjernen til rygsækken, eller bilen bliver syet ind under huden. Så vil personen være fuldt ud forsynet med transcendental hukommelse og hastighed. Denne elektroniske enhed vil ikke foregive at være en person i historien, men for arbejdsgivere vil en person udvide sine muligheder. Vognmanden vil have råd til at sove i bilen: den vil blive drevet af intellektet, som vil vække hjernen på et kritisk tidspunkt.

Hvordan forbinder man sig til hjernen? Vi har alle de tekniske midler. Desuden går hundredtusindvis af mennesker allerede med sådanne elektroder af medicinske årsager. For at opdage fokus på et epileptisk anfald og stoppe det, installeres der enheder, der registrerer hjernens elektriske aktivitet. Så snart elektroderne bemærker tegn på et angreb i hippocampus, stopper de det. I USA er der laboratorier, hvor sådanne enheder implanteres: knoglen åbnes, og en plade med elektroder indsættes i cortex med halvanden millimeter, til midten. Derefter installeres en anden matrice, en stang bringes tæt på den, der trykkes på en knap, og den rammer skarpt, med stor acceleration, matricen, så den kommer ind i barken med halvanden millimeter. Derefter fjernes alle unødvendige enheder, knoglen sys, og kun et lille stik er tilbage. En speciel manipulator, der koder for hjernens elektroniske aktivitet, gør det muligt for en person at styre for eksempel en robotarm. Men dette trænes med stort besvær: det tager en person flere år at lære at kontrollere sådanne genstande.

Hvorfor implanteres elektroder i den motoriske cortex? Hvis den motoriske cortex styrer hånden, betyder det, at du skal modtage kommandoer derfra, der styrer manipulatoren. Men disse neuroner er vant til at kontrollere hånden, hvis enhed er fundamentalt forskellig fra manipulatoren. Professor Richard Anderson kom op med ideen om at implantere elektroder i det område, hvor handlingsplanen er født, men drivere til styring af bevægelsesdrevene er endnu ikke udviklet. Han implanterede neuroner i parietalregionen, i skæringspunktet mellem de auditive, visuelle og motoriske dele. Forskere lykkedes endda i tovejskontakt med hjernen: Der blev udviklet en metalarm, hvorpå der blev installeret sensorer, der stimulerede hjernen. Hjernen har lært at skelne mellem stimulering af hver finger separat.

En anden måde er en ikke-invasiv forbindelse, hvor elektroderne er placeret på overfladen af hovedet: hvad klinikker kalder et elektroencefalogram. Der skabes et gitter af elektroder, hvor hver elektrode indeholder et mikrokredsløb, en forstærker. Netværket kan være kablet eller trådløst; information går direkte til computeren. En person gør en mental indsats, ændringer i potentialerne i hans hjerne overvåges, klassificeres og dechifreres. Efter anerkendelse og klassificering føres informationen til de relevante enheder - manipulatorer.

Et andet skridt er socialiseringen af patienter med motoriske og taleforstyrrelser. I Neurochat-projektet placeres en matrix med bogstaver foran patienten. Dens kolonner og rækker er fremhævet, og hvis valget falder på den linje, personen har brug for, aflæser elektroencefalogrammet en lidt anderledes reaktion. Det samme sker med kolonnen, og det bogstav, som personen skal bruge, findes i krydset. Systemets pålidelighed er i øjeblikket 95%. Det var nødvendigt at sikre sig, at patienten simpelthen tilsluttede sig internettet og udførte opgaver, så ikke kun bogstaver blev tilføjet til matrixen, men også ikoner, der angiver bestemte kommandoer. For nylig blev der bygget en bro mellem Moskva og Los Angeles: Patienter fra lokale klinikker var i stand til at etablere kontakt gennem korrespondance.

Den seneste udvikling inden for kontakt med hjernen er neurosymbiotiske klynger, som ikke styres af bogstaver, men af hukommelsescellerne i en maskine. Hvis vi tager otte celler eller en byte, så kan vi med en sådan kontakt vælge en af cellerne og skrive en informationsenhed der. Således kommunikerer vi med computeren og skriver den samme "40265" ned i den. Cellerne indeholder både de værdier, der skal opereres på, og de procedurer, der skal anvendes på disse celler. Så - uden at invadere hjernen, men fra dens overflade - kan du betjene en computer. Materialeforskere fandt frem til en meget tynd ledning, fem mikron, isoleret langs hele dens længde, og elektriske potentialesensorer blev placeret i dens noder. Tråden er meget elastisk: den kan kastes over en genstand med ethvert relief og dermed samle et elektrisk felt fra enhver, den mindste overflade. Dette mesh kan blandes med gelen, puttes blandingen i en sprøjte og sprøjtes ind i musens hoved, hvor det vil rette sig ud og sidde mellem hjernelapperne. Men blandingen kan ikke komme ind i selve hjernen, så den nye idé er at sprøjte et net ind i hjernen, når det lige begynder at dannes, i fosterstadiet. Så vil det være i hjernens masse, og celler vil begynde at vokse gennem det. Så vi får en pansret hjerne med et kabel. Sådan en hjerne kan hurtigt finde ud af, i hvilket område det er nødvendigt at ændre potentialet for, at computeren kan udføre bestemte opgaver eller skrive information til dens celler, fordi den interagerer med elektroderne fra fødslen. Og det er fuld kontakt.