Daleko nam do sztucznego mózgu

Mózg i umysł Laboratorium

Czy możliwe jest zbudowanie sztucznego mózgu? Jeśli chodzi o mózg człowieka, to odpowiedź brzmi: nie. Nie oznacza to jednak, że nie można zbudować żadnego sztucznego mózgu.

System taki jak ludzki mózg jest aktualnie niemożliwy do odtworzenia w postaci technicznego modelu. I to z wielu powodów. Po pierwsze, pomimo tego, że umiemy już (i to całkiem dobrze!) modelować poszczególne pojedyncze neurony, to nie potrafimy ich jednak wytworzyć tak wielu, żeby wystarczyło do zbudowania modelu naszego własnego mózgu, gdyż zawiera on tychże biologicznych procesorów naprawdę niewiarygodnie wiele – od kilkunastu do kilkudziesięciu miliardów. To o wiele więcej niż liczba wszystkich ludzi żyjących obecnie na świecie, a warto przypomnieć znamienny fakt, że obecnie żyje na Ziemi około jedna piąta wszystkich ludzi, którzy urodzili się w ciągu całej dającej się prześledzić historii ludzkości, to znaczy w ciągu ostatnich sześciu tysięcy lat!

POLECAMY


Po drugie, gdybyśmy nawet mieli pod dostatkiem „neuronowego budulca”, to i tak nie będziemy wiedzieli, jak go użyć do odtworzenia struktury mózgu, bo wciąż jeszcze tej struktury po prostu dokładnie nie znamy. Dlatego nie potrafimy precyzyjnie odtworzyć w systemie technicznym całej tej skomplikowanej sieci połączeń, która kształtuje strukturę, a przez to formuje także wszystkie wrodzone właściwości i talenty rzeczywistego mózgu.


Po trzecie wreszcie, nie wiemy, jakie jest szczegółowe działanie poszczególnych elementów oraz całego systemu. Pomimo ogromnego postępu wiedzy na temat anatomii, biochemii i fizjologii mózgu, wiedza ta wciąż jeszcze nie jest wystarczająco szczegółowa i dostatecznie dokładna, żeby w ogóle można było mówić tu o jakimś dobrze poznanym schemacie funkcjonalnym, na tyle czytelnym i zrozumiałym, żeby był możliwy do technicznego naśladowania.


Jeśli chodzi o wiedzę neurobiologiczną, to przypomina ona ciągle ser szwajcarski. Mamy już dużo konkretnych i smakowitych treści, ale co kawałek pojawiają się jakieś dziury. Dlatego – mimo fenomenalnie przebadanych pewnych zagadnień szczegółowych – pozostaje wciąż jeszcze wiele zagadnień przeanalizowanych jedynie bardzo ogólnie albo takich, dla których wyniki badań bywają rozbieżne i nie dają jednoznacznych odpowiedzi na interesujące nas pytania. Wiedząc bardzo dużo o funkcjonowaniu mózgu, wiemy wciąż bardzo mało, bo dla wielu fundamentalnych kwestii istnieje przynajmniej kilka konkurencyjnych teorii wyjaśniających obserwowane zjawiska. Oznacza to ni mniej ni więcej tylko tyle, że w kategoriach precyzyjnej wiedzy przyczynowo-skutkowej na temat biologicznych podstaw naszego intelektu i naszych emocji jesteśmy jeszcze dalecy od tego, by powiedzieć, że o ich biologicznych podstawach wiemy już tak naprawdę wszystko. Podsumowując – wiemy o mózgu jeszcze ciągle za mało albo znamy zbyt mało szczegółów, aby móc spróbować wykonać jego techniczny model w postaci sztucznego mózgu.


Problem skali

Kluczowy jest problem skali, a raczej dwóch różnych skal, w jakich możemy badać zjawiska neurobiologiczne. Z jednej strony, za pomocą mikroelektrod penetrujących zakamarki zwojów mózgowych możemy śledzić zachowanie pojedynczych komórek albo ich grup: dwóch, trzech, dziesięciu... Ale tą drogą nie da się zbadać, jak analizują informacje i jak współpracują ze sobą tysiące komórek, nie mówiąc już o miliardach. Z drugiej strony, osiągnięto zadziwiający postęp w obrazowaniu aktywności całych rozległych fragmentów mózgu: na odpowiednich zobrazowaniach widać zapalanie się całych kolumn neuronów w korze potylicznej podczas oglądania obrazów, falowania potencjałów w płatach skroniowych podczas słuchania muzyki albo eksplozje aktywności komórek płatów czołowych podczas rozwiązywania trudnego zadania matematycznego. Jednak to, co się daje zapisać i uwidocznić podczas takich badań, dotyczy zawsze setek tysięcy albo milionów komórek. Badacz, który usiłuje za pomocą współczesnej aparatury dowiedzieć się, co się dzieje w mózgu pod twardą i nieprzenikliwą skorupą czaszki, jest trochę podobny do kibica sportowego, który nie dostał biletu na mecz i będąc na zewnątrz, nasłuchuje odgłosów dobiegających spod kopuły hali sportowej. Kiedy wydarzy się coś ważnego, na przykład któraś z drużyn strzeli gola – to chóralny wrzask tysięcy gardeł dotrze do ucha nasłuchującego pechowca i dostarczy mu pewnej (zgubnej) informacji. Jednak nawet najbardziej intensywne nasłuchiwanie z zewnątrz nie pozwoli dowiedzieć się, co mówi Kowalski do Nowaka w drugim rzędzie siedzeń. Dlatego większość wyników badań mózgu pozwala zaobserwować efekty kolektywnych działań bardzo wielu komórek.


Niemożność zbudowania schematu
Nawet modne ostatnio i bardzo efektowne wizualizacje PET, entuzjastycznie opisywane jako pokazujące proces myślenia, prezentują w istocie aktywność (lub brak aktywności) tak wielkich obszarów mózgu, że na ich podstawie absolutnie niemożliwe jest odtworzenie schematu połączeń i reguł współdziałania poszczególnych jego elementów składowych. Tymczasem bez takich szczegółowych schematów struktury i bez dokładnie dających się zmierzyć form współdziałania komórek niemożliwe jest stworzenie technicznego modelu mózgu, bo brak podstaw do tworzenia jakichkolwiek modeli.
Może to zresztą i lepiej, bo gdyby ktoś nam nagle dał ogromny plan i powiedział: „Oto dokładna mapa mózgu!” – to dopiero bylibyśmy w kłopocie! Trzeba sobie bowiem zdawać sprawę z tego, jak niesłychanie bogaty w szczegóły musiałby być taki schemat, jeśli miałby być rzeczywistą wskazówką dla inżyniera! Samo obejrzenie takiego planu wymagałoby (przy dokładnej analizie) setek lat nieprzerwanej pracy! Na dowód przytoczę tylko kilka wybranych liczb, dzięki którym każdy będzie mógł sobie uświadomić, jak wielki jest stopień złożoności tej cudownej „maszyny”, którą każdy z nas nosi pod czaszką.


Zaczniemy zatem od najprostszej oceny stopnia złożoności struktur, wyrażającej się liczbą elementów użytych do budowy. Otóż najbardziej złożone systemy współczesnej techniki budowane są z wykorzystaniem od kilku do (maksimum) kilkuset tysięcy oddzielnych elementów składowych. A mimo to dokumentacja techniczna samochodu, który składa się zaledwie z kilku tysięcy części, zawarta jest zwykle w kilkudziesięciu dużych księgach, zajmujących dużą szafę. Plany dużego samolotu mogą zapełnić półki sporej biblioteki. Tymczasem nasz mózg zbudowany jest z kilkudziesięciu (lub może nawet ponad stu) miliardów procesorów przetwarzających informacje, zwanych neuronami. Co to oznacza w praktyce?


Trzydzieści lat „produkcji”
Gdyby ktoś spróbował wyprodukować sztuczny...

Pozostałe 80% artykułu dostępne jest tylko dla Prenumeratorów.



 

Przypisy

    POZNAJ PUBLIKACJE Z NASZEJ KSIĘGARNI