- Что такое сознание?
- «это настолько же нереально, насколько в 60-х годах казалась нереальной пересадка органов» — офлайн на
- Вопрос пропускной способности
- Вопрос хранения
- Копия или оригинал?
- Логические дыры «переноса сознания»
- Научные проекты
- Нейронные сети
- Несколько интересных проблем
- Передача изображения в мозг
- Подготовительный этап
- Получение карты электромагнитной активности
Что такое сознание?
Сознание может являться понятием биологическим, философским, или социологическим. В данной статье сознание будет разбираться с точки зрения физикализма. Физикализм — это тезис, который гласит, что все, что существует в нашем мире, является физическим или произведено от физического.
Сознание — внутренний мир субъективных ощущений и чувств, через призму которого мы воспринимаем внешний мир. Это все, что чувствует человек (на основе информации от сенсорных органов чувств), и затем переживает (за счет восприятия и осмысления). Это результат комплексной работы мозга. Человеческий мозг является интерпретатором, обработчиком информации, в нем протекают сложные электрохимические процессы.
Мозг — это центральный процессор человеческого тела. В компьютере ЦП выполняет четкие запрограммированные инструкции, для работы с информацией. А также взаимодействует и с другими «органами» ПК, например с жестким диском, который хранит данные. Все инструкции в центральном процессоре компьютера описываются бинарным кодом — нулями и единицами. Ячейка памяти компьютера, куда можно записать эти два значения называется бит.
В человеческом мозге есть своеобразный «бит» — это нейрон, и он, как и его компьютерный аналог, отвечает за передачу информации. В середине прошлого века ученые смогли применить к нейрону двоичную систему, где 0 — это не активный нейрон, 1 — активный.
В 2022 году ученые из Гарварда, на основании результатов исследований, убедились в том, что за бодрствование отвечает мозговой ствол — мостик между головным и спинным мозгом. Они аккуратно высказали мнение, что в мыслительных процессах участвуют лишь два определенных участка коры головного мозга. На сегодняшний день многие ученые сходятся на том, что сознание — это продукт комплексной работы мозговой активности.
«это настолько же нереально, насколько в 60-х годах казалась нереальной пересадка органов» — офлайн на
2045 — особый год. По мнению футуролога и изобретателя Рэймонда Курцвейла, этот год окажется годом технологической сингулярности. Технический прогресс продвинется настолько, что окажется непонятным человеческому пониманию. В теории, этот момент положит начало искусственному интеллекту, который будет разумнее человека, улучшению мозга за счёт биотехнологий или даже объединению человека и компьютера.
Предположения Курцвейла, чаще всего, оправдывают себя. Он предсказал появление шлемов виртуальной реальности, технологии Bluetooth, голосовых помощников и смартфонов. Впрочем, сбывалось не всё. Предсказания о суперкомпьютере с мощностью человеческого мозга и виртуальной реальностью, в которой задействованы все чувства человека, всё еще звучат как научная фантастика.
Основным достижением технологической сингулярности Курцвейл, как и многие другие футурологи, называет объединение человеческого мозга и компьютера. Например, создание нейро-компьютерного интерфейса — технологии, которая позволит мозгу и компьютеру обмениваться информацией. Или переносом человеческого сознания в робота, что избавит человечество от болезней и старения. И, конечно, даст человеку право самому решать, хочет он умирать или нет.
Основная причина смерти заключается в старении организма. Многие исследования и эксперименты направлены на замедление этих процессов. В этой сфере часто случаются поразительные открытия. Например, самым действенным средством против старения может стать лекарство от диабета метформин, которое находится на рынке уже 60 лет. В конце 2022 года исследователи обнаружили, что у диабетиков, принимавших его, снижался риск возрастных раковых заболеваний.
Исследователи также выяснили, что диабетики, которые принимали метформин жили дольше, чем те, кто не болеет диабетом. Несмотря на тот факт, что диабетики, в среднем, живут на 8 лет меньше здоровых людей.
Метформин способствует увеличению количества молекул кислорода, которые поступают в клетку. За счёт этого клетка, а следовательно и человек, живёт дольше. Мыши, на которых тестировали лекарство, прожили на 40% дольше. Для человечества это эквивалентно 120 годам жизни вместо 80.
Существенное продление жизни с помощью медикаментов — вопрос нескорого будущего. В случае с метформином только исследование его влияния на человека продлится до 2021 года. Причем аудитория исследования узка — наблюдать будут за тремя тысячами пожилых людей, которые болеют раком, сердечными заболеваниями или болезнью Альцгеймера. Если исследования будут успешны, настанет очередь другой контрольной группы. Затем еще одной и так далее.
Почти все медицинские исследования по продлению жизни всё еще проходят на животных. К примеру, в начале февраля 2022 года длительность жизни нескольких мышей была увеличена на 35% за счёт удаления стареющих клеток. Некоторые издания выпустили статьи с заголовками «Ученые нашли средство от старения», что далеко от реальной ситуации. Чтобы подтвердить эффективность этого лекарства, потребуются еще десятки экспериментов. И это не доходя до стадии тестирования на людях.
Трансгуманисты-робототехники, работающие над переносом сознания человека в робота, тоже не стоят на месте. Работающих технологий по переносу сознания, разумеется, нет, а вот подходящие роботы уже существуют. Один из наиболее впечатляющих проектов разработан лабораторией робототехники Осакского университета в Японии. Их Geminoid HI-1 является копией директора лаборатории Хироси Исигуро.
Geminoid действительно похож на Исигуро, но любой человек сразу их отличит — движения робота слишком резкие и часто бессмысленные, а черты лица немного смазаны. При наблюдении за ним возникает эффект «зловещей долины» — робот хоть и действует как человек, но не в точности как настоящий. Из-за этого у окружающих он может вызвать неприязнь, отвращение или даже страх.
Роботом управляет оператор, на которого надеты специальные датчики. Они считывают мимику и движения оператора и передают роботу, который их повторяет. Geminoid является не столько роботом, сколько куклой на пульте управления.
Geminoid — это усовершенствованная версия робота-актроида, разработанного в университете ранее. Внутри него 47 датчиков, которые отвечают за реакцию на внешние раздражители. Он умеет двигать глазами, головой, имитировать процесс дыхания. Есть система обучения — если человек, стоящий перед роботом, делает какие-то движения, он может их анализировать и повторять. Для этого на человека должны быть надеты датчики захвата движения.
Подобные роботы умеют воспроизводить и копировать движения, но не имеют органов чувств. И это одна из основных проблем — кому захочется быть запертым в металлической коробке, не имея возможности прикоснуться к окружающим вещам и почувствовать их?
Но технология копирования нервной системы уже существует. Основатель компании 3Scan Тодд Хаффман считает, что в течение 5 лет она будет доступна для клинических испытаний. Добровольцев немало, особенно среди владельцев протезированных конечностей. Последние наработки в сфере протезирования поражают, но протезы всё еще не дают владельцам чувствовать окружающий мир. Немалую роль в решении этой проблемы сыграет и 3Scan, которая занимается 3D-сканированием и анализом мельчайших объектов, в частности, нервных окончаний. Компания пока не на слуху, но уже привлекает внешние средства — с момента основания в 2022 году был закрыт всего один инвестиционный раунд на сумму $6,67 млн.
На этом проблемы не заканчиваются. Например, что произойдёт с сексуальной жизнью? Репортёр Motherboard Фрусчина Эрдо задала Хироси Исигуро этот вопрос. В своих исследованих Исигуро сосредоточен на общении и эмпатии, но верит, что «любовь тоже важна». Он задал Эрдо встречный вопрос.
Если вы станете обращаться с роботом, у которого есть ИИ и нервная система, как со своим парнем или девушкой, он станет человеком или инструментом?
— Хироси Исигуро
Этическая сторона трансгуманизма встречает много критики. Религиозные деятели считают, что при переселении сознания человека в тело робота происходит процесс «расчеловечивания» — человек теряет свою самоидентификацию. Есть проблема и с точки зрения неравенства. Сейчас, в зависимости от уровня своего достатка, человек может выбрать себе гаджеты с разной ценой. Если он зарабатывает достаточно, то может позволить себе устройство премиум-класса. Если нет, то выберет бюджетный вариант.
Что произойдёт, когда человек сможет выбирать себе тело? Обеспеченные люди получат доступ к последним наработкам и смогут позволить себе более полноценное или совершенное тело. Это вполне может породить новые, более жесткие и неизвестные формы неравенства.
Подобный пример уже есть — крионика. Это относительно новая технология заморозки тела или мозга в надежде на то, что будущие технологии позволят оживить человека. Крионика основывается на концепции неокончательной смерти — считается, что смерть мозга не равняется полной смерти человека. Теоретический шанс оживить себя в будущем по карману далеко не многим — цена услуги варьируется от $60 тысяч до $200 тысяч за подготовку и год хранения тела.
Решить вопрос неравенства заранее невозможно. Поэтому пока трансгуманистические организации могут только бороться с критикой и популяризировать концепцию. Одним из известных сторонников концепции трансгуманизма является российский миллионер Дмитрий Ицков. Капитал, часть которого он теперь вкладывает в развитие идеи, Ицков получил от деятельности холдинга «Ньюмедиа Старз». В холдинг входят проекты «Дни.ру», «Взгляд.ру», издательство «Популярная литература» и онлайн-игра «Дозоры».
Созданное Ицковым общественное движение «Россия 2045» популяризирует концепцию трансгуманизма разными способами: конференциями, семинарами, интернет-проектами. Крупнейший конгресс сторонников трансгуманизма Global Future 2045 Congress был также организован «Россией 2045» в 2022 году. На конгрессе выступали самые известные футурологи, сторонники ИИ и роботехники — футуролог Рэй Курцвейл, роботехник Хироси Исигуро и предприниматель Джеймс Мартин, который скончался через несколько дней после мероприятия.
В интервью изданию Motherboard Ицков сказал, что инвестировал в «Россию 2045» $3 млн собственных средств и не собирается привлекать инвестиции. Наибольший интерес представляет проект организации, который называется «Аватар».
Проект предполагает создание искусственного тела, в которое можно перенести мозг и сознание человека. «Аватар» состоит из 4 этапов.
На первом этапе создаётся точная копия тела человека, которая управляется с помощью интерфейса мозг-компьютер (BCI). Так в научной среде называют управление силой мысли. В какой-то степени, такого результата уже достиг Хироси Исигуро, но его Geminoid управляется оператором, а не BCI.
На втором этапе ученые планируют создать искусственное тело, в которое можно трансплантировать мозг. Есть мнение, что мозг может функционировать гораздо дольше остальных органов, поэтому его перенос в роботизированное тело позволит продлить жизнь до нескольких сотен лет.
На третьем этапе планируется перенос в искусственное тело сознания человека. Эта процедура полностью теоретическая и для неё планируют использовать метод обратного конструирования мозга по аналогии с реверс-инжинирингом в программировании. Последний этап проекта должен закончиться в 2045 году. К этому времени ученые хотят создать полноценную копию тела из нанороботов. Этот этап вызывает наибольший интерес как у сторонников концепции, так и у самого Ицкова. В теории, таким телом можно не только управлять мыслью, но и менять его форму.
Перспектива переселения в робота выглядит сумасшедшей. Впрочем, Ицкова, Курцвелла и других трансгуманистов называют так же. Однако возможность существовать в теле робота не кажется такой же нереальной, как, например, 20 лет назад. Сто лет назад никто не мог подумать о компьютере, который будет умещаться в руке, а не в комнате. А пятьсот лет назад — что можно освещать пространство электричеством, а не огнём.
Проблема искусственного интеллекта и роботов заключается еще и в страхе перед неизвестностью. Но и она вскоре будет решена. Маркетологи не теряют время зря. Например, пользователям интернета уже жалко роботов, которых обижают сотрудники Boston Dynamics. Компания выпускает ролик за роликом, показывая роботов, похожих на оленей, собак и людей. В последнем ролике один из сотрудников компании «обижает» робота, выбивая у него из рук ящик и толкая его хоккейной клюшкой.
Психотерапевт Лина Коган-Лернер в материале издания «Медуза» объясняет, что это «блестящий рекламный ход».
Рассказать историю очеловеченных персонажей, наделенных ярким характером и нуждающихся в поддержке и участии — блестящий рекламный ход, который «продает» нам будущих домашних помощников.
— Лина Коган-Лернер
Многие вполне рассматривают возможность иметь робота, который помогает по хозяйству или обслуживает в общественном месте. Исследования показывают, что люди уже доверяют роботам в экстренных ситуациях и даже когда те совершают ошибки. Принять робота-друга или члена семьи куда сложнее. Концепция роботизированного тела кажется вовсе немыслимой, но уже далеко не для всех.
Основатель биотехнологической компании United Therapeutics Мартин Ротблатт считает, что переселение сознания человека в тело робота вопрос скорого будущего. «Это настолько же нереально, насколько в 60-х годах казалась нереальной пересадка органов», — говорит Ротблатт. «Люди говорили: «Это сумасшествие.». А сейчас трансплантируется 400 органов ежедневно».
Основоположником трансплантации был Алексис Каррель, получивший за своё открытие Нобелевскую премию. Пока неясно, кто и когда даст возможность человечеству переселиться в искусственные тела. Но, как минимум, на Нобелевскую премию он может рассчитывать.
Вопрос пропускной способности
Но извлечение и хранение данных — не единственная проблема. Чтобы компьютер мог работать в режиме мозга, ему нужно иметь возможность оперативно получать доступ ко всей этой хранимой информации. Другими словами, значительная часть этих данных должна храниться в оперативной памяти.
И тут уже проблема другого порядка: самый большой из когда-либо созданных компьютеров с одним модулем памяти имелОЗУ на 160 ТБ. Это примерно в миллион раз меньше тех 1,7 ЗБ, которые нам нужны. Даже если для технологий хранения мозга каким-то чудом будет работать закон Мура (который уже несколько лет как истощил себя в плане улучшения средств хранения данных), для выхода на нужные мощности нам потребуется минимум 40 лет.
То есть, если прямо сейчас бросить все силы в разработку и заняться этим делом так же, как мы занимались уменьшением размера транзисторов, к 2062 году человечество получит рабочую модель мозга на компьютере, способную реагировать с такой же скоростью, как и наш текущий мозг. Это при лучшем стечении обстоятельств, конечно.
Кстати, здесь мы забыли учесть, что любая ошибка при переносе данных может оказаться фатальной. А ведь мы не знаем, как информация организована, где самые важные для этого конкретного человека детали. Придется дублировать мозг несколько раз и потом сверять копии друг с другом, выясняя, какая получилась точнее.
А потом, конечно, хранить все эти данные минимум в двух (если не в трех) копиях, чтобы предотвратить их потерю. Которая, к сожалению, на компьютере может произойти в любой момент, например, от тех жекосмических лучей,выбивающих биты (посмотрите обязательно видео Veritasium, если еще не смотрели).
Информация в мозге хранится в каждой детали его физического строения, в каждой связи между нейронами, в характере каждого нейрона, в его размера и форме, химическом строении, а также в количестве и расположении связей. Всё это нужно будет идеально скопировать, а потом содержать в нескольких образцах. В общем, производители ОЗУ будут довольны.
Вопрос хранения
Итак, для хранения одного человеческого мозга нам сейчас нужно ~170 800 петабайт данных. Это 1,7 зеттабайта. Нереально много, но в принципе, если у нас будет стоять задача сохранить один какой-то мозг для поколений… Смотрим: в 2020 году в миребыло создано 64,2 зеттабайт данных. УРА! Это 37 мозгов! Каждый год!
…Но из них удалось перманентно сохранить меньше 2%. Большая часть этих данных была временно создана или реплицирована, а затем удалена, чтобы освободить место. А 2% от 64,2 ЗБ это… 1,284 ЗБ новых данных, которые за год смогло сохранить человечество. Даже для одного мозга таких объемов «нового хранилища» не хватит.
Так что нам придется удалять часть той информации, из которой сейчас состоит интернет, или требовать у людей резервировать пространство на их жестких дисках, создавать поменьше сайтов и прекратить загружать котиков на Ютуб, чтобы мы всем человечеством смогли за год сохранить хотя бы один мозг для поколений (сейчас весь интернет, по оценкам, весит порядка 40 ЗБ).
Может показаться, что это как-то чересчур, и такого не может быть. Где один мозг, который дай бог прочитал сотню книг, — а где весь объем информации, накопленный человечеством. Но количество нейронных связей в мозгу (~2·1014) просто чересчур велико, в тысячи раз больше, чем звезд в галактике. Каждый нейрон связан с сотнями или тысячами других, и сложность у итоговой структуры получается невероятная.
Конечно, отчасти дело здесь в несовершенстве наших текущих технологий сканирования мозга. Если вывести дело из лабораторий на коммерческий рынок, наверное найдутся компании, способные ужать данные в 10 или 100 раз. И еще они наверняка станут предлагать нам услугу удаления мозжечка — в конце концов, зачем нам моторика, если мы живем в облаке. Занимая всего 10% объема мозга, мозжечок содержит в себе 77% наших нейронов. А это 77% потенциальной экономии!
А когда наконец изобретут андроидов, в которых будут пересаживать наш мозг, будем копировать мозжечок у кого-то другого. Ну, изменится немного походка, ничего страшного. Зато отбивать чечетку научимся! И сможем, например, заказывать копирование мозжечка у какого-то азиата, чтобы наконец-то идеально пользоваться палочками для суши. А копии от лучших танцоров и артистов балета будут идти нарасхват.
Эх, заживём!
Копия или оригинал?
В игре Soma главный герой сталкивается с экзистенциальным кризисом и рефлексирует на тему собственного «я», до конца не осознавая, что он является копией того «я», который попал в аварию столетие назад. Где же четкое разграничение между копией и оригиналом? Есть ли между ними разница? Этот вопрос можно отнести к парадоксу «Корабля Тесея».
Древнегреческий герой Тесей совершил множество подвигов и был ярким представителем эпохи героев. Когда Тесей вернулся из Крита в Афины, согласно греческому мифу, описываемому Плутархом, афиняне сохранили корабль у себя. Шли годы, доски начали гнить и было решено поменять прогнившую древесину на новую, чтобы судно выглядело благоприятно.
Этот самый парадокс можно использовать и в современных реалиях. При реставрации ретро автомобилей меняют все детали, вплоть до последнего винтика. Большая часть клеток человека обновляется каждые семь-восемь лет, но делает ли это его другим человеком?
Что важнее, форма или содержание? Для афинян была важна форма, и несмотря на замену деталей, корабль по-прежнему оставался судном древнегреческого героя. Для Пифагора, который задался подобным вопросом, важнее было содержание — все доски поменяли, и никаких материалов от оригинального корабля более не осталось.
В одной из сцен Soma игрок должен перенести сознание главного героя, и после этого геймплей начинается за новую копию. Игроку предстоит решить, что ему делать со старым телом, заключенном в кресле. Оно неотличимо от новой копии — чувствует те же эмоции, мыслит.
Логические дыры «переноса сознания»
10 февраля 1996 года суперкомпьютер «Deep Blue» выиграл шахматную партию у чемпиона мира Гарри Каспарова. Многие люди в тот момент подумали о доминации искусственного интеллекта над человеческим. Но так ли это?
Даже обыграв в шахматы советского гроссмейстера, «Deep Blue» не знал, зачем он это делает. Возможно, он даже не знал, как называется данная игра. В него заложили алгоритмы, это всего лишь код, а после победы «Deep Blue» не чувствовал никаких эмоций, потому что это компьютер, который может высчитывать 100 миллионов позиций в секунду.
Сейчас во многих домах есть smart устройства. Поинтересовавшись у Алисы, какая сейчас погода на улице, та ответит в течение нескольких секунд. Но разве она задумывается над тем, что значит холодно или жарко? Нет, ведь у нее нет тела, она знает цифры, но не может их трактовать вне рамках написанной программы.
Допустим, что ученые со стопроцентной точностью перенесли сознание человека на условный компьютерный сервер. Но как будут вести себя нейроны в таком случае?
Во-первых, нейроны имеют свои паттерны поведения, у каждого есть своя профессия, и они отвечают за разные эмоции или функции. Однако, внутри компьютера они лишаются всех внешних раздражителей, перенесенное сознание не будет чувствовать голода, боли, холода, любви.
Любовь это химия — дофамин, окситоцин, серотонин. Но ни о какой химии не может идти речи, если не перенести данные химические реакции в бинарный код. Разум поменяется коренным образом, без внешних раздражителей будет мыслить совершенно другими категориями.
Soma противопоставляет человеческое сознание Саймона и искусственный интеллект НИУ. Ему чужды человеческие эмоции, это машина, запрограммированная по протоколу — “Сохранять жизнь любой ценой и в любой форме». Поглощает все живое на станции и океаническом дне, чтобы сохранить жизнь в переработанном виде.
Программа считает, что таким образом у людей повысятся шансы на выживание. В момент игры, когда Саймон хочет отравить НИУ, программа никак ему не мешает. Искусственный интеллект помогал главному герою, закачивая в его кибернетическое тело структурный гель, то есть восстанавливал здоровье. Ему чужда этика и эмпатия, он готов переступить через все моральные нормы, лишь потому, что его так запрограммировали.
Научные проекты
Стоит рассмотреть некоторые из научно-исследовательских проектов, цель которых, воссоздать мозг живого существа в виде компьютерной модели. Эти проекты в теории, могут являться фундаментом на пути к развитию технологии копирования сознания.
В июле 2005 года, благодаря совместным усилиям IBM и Швейцарского института Лозанны был запущен научно-исследовательский проект Blue Brain Project (BBP) по моделированию головного мозга человека. Он должен завершиться к 2025 году, но скептически настроенные ученые предполагают, что эти прогнозы оптимистичны.
Для данного проекта используется суперкомпьютер Blue Gene, мощностью в двадцать петафлопс, с общим количеством процессоров 147000, и с 150000 гб памятью на борту. Это огромная мощность, но ее недостаточно для быстрой симуляции даже животного мозга, не говоря уж о человеческом.
Ученые начали с моделирования крысиной нейронной колонки. Нейронная колонка, или колонка кортекса — это группа нейронов, которая располагается перпендикулярно поверхности мозга, при этом образуя слои. У человека таких слоев 6, у собаки — 4. Ученые напрямую связывают количество колонок кортекса с такими процессами организма, как мышление и память. В 2008 году им удалось программно смоделировать лишь одну нейронную колонку крысы.
The Human Brain Project — еще один научно-исследовательский проект, основанный на наработках Blue Brain Project, запущенный в 2022 году, в Женеве. На основе разработок BBP нейрофизиологам из Human Brain Project потребовалось десять лет, чтобы искусственно воссоздать аналог небольшого участка мозга крысы.
Он состоял из 31000 нейронных колонок и содержал в себе 40 миллионов синапсов, это лишь малая часть по сравнению с человеческим мозгом. Данное исследование обусловило небольшой прорыв по изучению мозга в целом. Нейрофизиологи выяснили, что химические реакции в мозге могут перепрограммировать нервные клетки и их поведение.
В декабре 2022 года ученые The Human Brain Project объявили о том, что оцифровали первый атлас мозга крысы. «Cell Atlas» — полноценный трехмерный и интерактивный симулятор.
Ниже на фотографии представлен червь C. elegans.
Его нервная система состоит из 302 нейронов, и порядка 7000 синапсов. Ученым прекрасно известно назначение всех генов червя, организм которого, в отличие от человеческого, детально изучен. В рамках проекта OpenWorm, в 2022 году, команда международных ученых смогла создать полную цифровую версию системы нейронов и их связей. Но исследователи на этом не остановились, и загрузили цифровую версию в обычного робота из деталей лего.
Робот ведет себя аналогично поведению живого червя C. elegans, двигается сам по себе, может останавливаться перед препятствиями, пятиться назад. Подробнее о данном эксперименте можно узнать на сайте проекта OpenWorm.
Выше упомянутые исследования не ставят перед собой цель «переноса или копирования сознания на электронный носитель». Целью является — создание полной виртуальной и рабочей цифровой копии мозга живого существа. Но если ученым из Лозанны и Женевы все же удасться создать такую копию, это откроет возможность дальнейшего продвижения в данном направлении.
Нейронные сети
Существуют специализированные машины, эмулирующие работу нейронных сетей, — нейроморфические процессоры. В 2022 году была пройдена очередная важная веха в жизни чипа TrueNorth: в Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса (США) стартовал исследовательский проект в области глубокого обучения на основе этого процессора.
TrueNorth — детище IBM, созданное в рамках программы DARPA SyNAPSE. Эта «железка» представляет собой эмулятор примерно 1 млн нейронов, каждый из которых снабжён 256 синапсами. При эмуляции работы мозга подобное оборудование позволит избежать существенной потери производительности, связанной с разницей в архитектуре мозга и традиционных фон-неймановских машин, к числу которых относятся наиболее мощные современные суперкомпьютеры.
— был собран более чем из 30 тыс. Xeon’ов (на каждом из них — 24 логических ядра) и почти 50 тыс. 57-ядерных сопроцессоров Xeon Phi. В общей сложности получается около 3,6 млн ядер. У нынешнего лидера Sunway TaihuLight число ядер уже немного перевалило за 10 млн, но это всё равно во много раз меньше числа синаптических связей мозга, каждая из которых представляет собой хотя и сравнительно примитивное, но работающее одновременно со всеми другими вычислительное устройство.
На фото изображён Фрэнк Розенблатт, создатель первого нейрокомпьютера MARC I, а рядом с ним — его «железный» перцептрон.
Современные нейроморфические процессоры довольно далеко ушли от разработок Розенблатта, но и они пока что несовершенны. Один из отцов свёрточных нейронных сетей Ян Лекун критикует проект TrueNorth за выбор примитивной модели нейрона («интегрировать и сработать» — «intergate-and-fire»).
Это исторически первая модель нейрона, предложенная ещё в 1907 году французским физиологом Луи Лапиком. Лекун между делом проговаривается о том, что его критика вовсе не абстрактна: он сам работает над альтернативным проектом NeuFlow, использующим 16-битные состояния нейронов вместо бинарных состояний в TrueNorth.
Несколько интересных проблем
Скептики утверждают, что человеческий мозг никогда не будет оцифрован. У сверхсуперкомпьютеров не хватит мощности для обработки данных человеческого мозга. И через десятки лет не хватит. А когда хватит, то встанет вопрос, где хранить эти данные. Закон Мура внушает надежду, что эти проблемы мы рано или поздно решим. Сложнее с биологической точки зрения — способен ли мозг (и разум) существовать вне биологического тела.
Контраргумент сторонников вечной жизни: «Мозг достаточно автономен и нуждается в теле, главным образом, как в поставщике необходимых метаболитов и кислорода. Процесс старения протекает в теле независимо от мозга и сопровождается дестабилизацией потоков жирных кислот и глюкозы, необходимой мозгу как основной источник энергии, и является причиной нейродегенеративных изменений и таких патологий, как слабоумие, болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона».
Таким образом, отделив мозг от тела и поместив его в более комфортную среду, мы сделаем мозг «бессмертным». Более того, мы повысим функциональность мозга, поменяв биологическое тело на искусственное. Но это не поможет решить вопрос старения самих клеток мозга.
Ни один известный науке физический носитель информации не обладает способностью мозга создавать непредсказуемые, нелинейные взаимосвязи между миллиардами клеток, благодаря чему образуется наше сознание. Можем ли мы предсказать поведение такой структуры, если сейчас даже фондовой рынок — чёрная дыра для вычислительных возможностей суперкомпьютеров?
Более того, до сих пор нет и устоявшегося определения сознания как такового. Мы не можем определить разницу между существом в сознании и гипотетическим существом, которое действует и реагирует, как будто находится в сознании, но не имеющее внутреннего психического мироощущения.
Передача изображения в мозг
Более технически сложна задача передать изображение обратно: из машины в мозг. Большой интерес к ней обусловлен потенциальным медицинским применением для создания эффективных зрительных протезов. Первые успехи были достигнуты довольно давно. Исследователь Уильям Добелл в 1978 году изготовил первый работающий прототип аппарата искусственного зрения.
Выглядел он довольно страшно: в мозг вживляли массив из 68 электродов. В те годы не было ни достаточно лёгких камер, ни высокопроизводительных микрокомпьютеров. Чтобы видеть, первый пациент (некто Джерри) подключался к мейнфрейму, который обрабатывал сигнал с камеры и преобразовывал его в последовательность сигналов для мозга.
В 2002 году была открыта первая программа по коммерческому протезированию зрения. Усовершенствованные аппараты, наследники первого аппарата Добелла, стали устанавливать пациентам на коммерческой основе. В первой группе состояло 16 пациентов. Что позволял такой аппарат?
Например, медленно водить машину. Один из самых известных пациентов Добелла — Дженс Науманн — показывал, что он может сесть за руль автомобиля и медленно ездить вокруг дома. Дженс отличал помидор или банан от яблока и даже распознавал крупно написанные символы.
Правда, закончилась история первой группы пациентов довольно грустно. Добелл в 2004 году достаточно неожиданно умер. Пациенты частного исследователя остались без попечения. Они видели всё хуже. Дженс Науманн во второй раз в жизни потерял зрение.
Подготовительный этап
Сейчас мы в самом начале пути. Вы, наверное, слышали о DARPA SyNAPSE, или знаете, что в 2005 году стартовал Blue Brain Project — проект по компьютерному моделированию неокортекса человека. Может быть, вам интересны новости Human Brain Project и другие попытки составить «карту человеческого мозга». Но в масштабе планеты мы на удивление мало интересуемся возможностью переноса сознания.
Рэй Бредбери верно заметил: «Люди — идиоты. Они сделали кучу глупостей: придумали костюмы для собак, должность рекламного менеджера и штуки вроде iPhone, не получив взамен ничего, кроме кислого послевкусия. А вот если бы мы развивали науку, осваивали Луну, Марс, Венеру… Кто знает, каким был бы мир тогда?
Вот только космос — это тоже поворот не туда. Дмитрий Рогозин может мечтать о колонии России на Луне, но польза от этого лично вам — сомнительна. Космические технологии, безусловно, приближают момент технологической сингулярности. Вот только выгода от них — это горшочек с золотом, а не пещера, наполненная сокровищами.
Если вы одобряете идею загрузки сознания, то больше говорите об этом с людьми. Да, полёт на Марс кажется совершенно реальным, а замена каждого нейрона мозга искусственным элементом — околонаучным колдовством. Вы можете напомнить, что нейроны постоянно отмирают, поэтому логично будет заменять их резервными копиями, объединёнными в единый нейрокомпьютер. Но что ответить на вопрос «друг, возможно ли это вообще?»
Доктор Али Банизир развил методику вероятности появления на свет конкретного, отдельно взятого человека. Он подсчитал вероятность встречи его гипотетических родителей, приняв во внимание множество факторов, включая количество мужчин и женщин на Земле, а также число лиц противоположного пола, которых эти будущие родители могли встретить в первые 25 лет своей жизни. Так вот, в конечном итоге оказалось, что шанс появления конкретного человека на свет близок к нулю.
Но, несмотря на теорию вероятности, вы появились на свет.
И появление постчеловека — уже вопрос времени.
Получение карты электромагнитной активности
Несколько слов об электромагнитной активности мозга. В конце XIX века выяснилось, что мозг генерирует слабый электрический ток. Впервые это явление описал Ричард Катон, английский физиолог и хирург. Несколько десятилетий спустя, в 1920-х гг. Ханс Бергер показал, что можно создать технологию сбора информации об электромагнитной активности мозга.
В первых экспериментах Бергер использовал тонкие металлические электроды, которые вставлялись под кожу черепа. Чуть позже появилась менее инвазивная технология и первые электроэнцефалографы, которые через много лет усовершенствований стали одним из наиболее распространённых способов регистрации электромагнитной активности мозга.
Сейчас для сбора данных об электромагнитной активности мозга используются три основные технологии: электроэнцефалография, магнитоэнцефалография и позитронная эмиссионная томография. Однако у всех технологий пока что есть серьёзные проблемы с разрешающей способностью, пространственной и временной.
Что мы видим на графике? Во-первых, лучшее пространственное разрешение — около 0,75 мм. Это значит, что аппарат с таким разрешением будет регистрировать активность примерно 50 тыс. нейронов как единичный сигнал. Более того, аппараты с пространственным разрешением 0,75 мм существенно уступают своим аналогам по временному разрешению (около 60—120 секунд).
Что ограничивает её развитие? Многие десятки лет с появления первых магнитоэнцефалографов слабые магнитные поля, генерируемые мозгом, регистрировали при помощи так называемых SQUID-датчиков. Это высокочувствительные сверхпроводящие магнитные датчики, позволяющие регистрировать магнитные поля, на три с лишним порядка более слабые, чем магнитное поле Земли.
К счастью, в начале 2000-х годов появились ещё две технологии.
Первая из них — феррит-гранатовые мембраны, эта технология достаточно активно развивается у нас в стране. Пока по чувствительности они уступают SQUID-датчикам примерно два порядка. Учёные, которые занимаются развитием феррит-гранатовой технологии, говорят, что потенциально она способна превзойти SQUID-датчики по точности, оставаясь при этом весьма недорогой.
Вторая технология — датчики SERF (свободные от спин-обменного уширения). По точности SERF-технология находится на уровне SQUID; она дешевле, хотя и не столь дёшева, как феррит-гранатовые мембраны.
