מיסטיקה מוחית: האם המוח הוא נשמה, מחשב או משהו נוסף? במה שונה המוח האנושי ממחשב תופעות שהמוח האנושי מסוגל להן.

דמיינו לעצמכם ננו-תרופה ניסיונית שיכולה לקשר בין מוחותיהם של אנשים שונים. דמיינו לעצמכם קבוצה של מדעני מוח ומהנדסים יוזמים שמגלים דרך חדשה להשתמש בתרופה הזו - מפעילה מערכת הפעלה ממש בתוך המוח. אז אנשים יוכלו לתקשר באופן טלפתי זה עם זה באמצעות צ'אט מנטלי, ואפילו לתמרן את גופם של אנשים אחרים, להכפיף את פעולות המוח שלהם. ולמרות שזו עלילת ספר המדע הבדיוני של ראמז נעם "נקסוס", עתיד הטכנולוגיה המתואר על ידו כבר לא נראה כל כך רחוק.

כיצד לחבר את המוח שלך לטאבלט ולעזור לחולים משותקים לתקשר

עבור המטופל T6, 2014 הייתה השנה המאושרת בחייו. זו הייתה השנה שבה היא הצליחה לשלוט במחשב הטאבלט של Nexus באמצעות קרינה אלקטרומגנטית מהמוח שלה וממש להיות מועברת מעידן שנות ה-80 עם מערכת ההפעלה של הדיסקים שלהם (DOS) לעידן החדש של מערכת ההפעלה אנדרואיד.

T6 היא אישה בת 50 עם טרשת צדדית אמיוטרופית, הידועה גם בשם מחלת לו גריג, הגורמת לנזק מתקדם לנוירונים מוטוריים ולשיתוק של כל איברי הגוף. T6 משותק כמעט לחלוטין מהצוואר ומטה. עד 2014, היא לא הייתה מסוגלת לחלוטין ליצור אינטראקציה עם העולם החיצון.

שיתוק יכול להתרחש גם מפגיעה במח עצם, שבץ מוחי או מחלות ניווניות החוסמות את היכולת לדבר, לכתוב או לתקשר באופן כללי עם אחרים.

עידן ממשקי המוח-מכונה פרח לפני שני עשורים עם יצירת מכשירי עזר שיעזרו לחולים כאלה. התוצאה הייתה פנטסטית: מעקב עיניים ועקיבה ראש אפשרו לעקוב אחר תנועות העיניים ולהשתמש בהן כפלט לשליטה בסמן העכבר על מסך מחשב. לפעמים המשתמש יכול אפילו ללחוץ על קישור, לתקן את מבטו בנקודה אחת על המסך. זה נקרא "זמן פיגור".

עם זאת, מערכות מעקב עיניים היו קשות בעיני המשתמש ויקרות מדי. אז הופיעה הטכנולוגיה של תותבות עצביות, כאשר המתווך בצורת איבר חישה סולק והמוח תקשר ישירות עם המחשב. מיקרו-שבב מושתל במוחו של המטופל, וניתן לפענח אותות עצביים הקשורים לרצון או כוונה באמצעות אלגוריתמים מורכבים בזמן אמת ולהשתמש בהם לשליטה בסמן בממשק מחשב.

לפני שנתיים, למטופלת T6 הושתלה יחידת אלקטרודות בת 100 ערוצים בצד שמאל של מוחה, השולטת בתנועה. במקביל, מעבדת סטנפורד עבדה על יצירת אב טיפוס של תותבת שתאפשר למשותקים להקליד מילים על מקלדת שתוכננה במיוחד פשוט על ידי חשיבה על המילים הללו. המכשיר פעל באופן הבא: אלקטרודות המובנות במוח תיעדו את פעילות המוח של המטופלת ברגע שבו היא הסתכלה על האות הרצויה על המסך, העבירו את המידע הזה לנוירופרוטזה, שפירשה את האותות והפכה אותם לשליטה מתמשכת של סמן ולחיצה על המסך.

עם זאת, תהליך זה היה איטי ביותר. התברר כי הפלט יהיה מכשיר שיפעל ללא חיבור פיזי ישיר למחשב באמצעות אלקטרודות. גם הממשק עצמו היה צריך להיראות מעניין יותר מאשר בשנות ה-80. צוות המכון הקליני של BrainGate שמאחורי המחקר הזה הבין שמערכת הצבע והקליק שלהם דומה ללחיצת אצבע על מסך מגע. ומכיוון שרובנו משתמשים בטאבלטים עם מסך מגע מדי יום, השוק שלהם עצום. אתה רק צריך לבחור ולקנות כל אחד מהם.

חולה משותק T6 הצליח "ללחוץ" על מסך הטאבלט Nexus 9. הנוירופרוטזה תקשרה עם הטאבלט באמצעות פרוטוקול בלוטות', כלומר כמו עכבר אלחוטי.

הצוות פועל כעת להארכת תוחלת החיים של השתל, וכן בפיתוח מערכות לתמרונים מוטוריים אחרים כגון בחירה וגרירה ותנועות רב-חושיות. בנוסף, BrainGate מתכננת להרחיב את התוכנית שלה למערכות הפעלה אחרות.

שבב מחשב עשוי מתאי מוח חיים

לפני מספר שנים הצליחו חוקרים מגרמניה ומיפן לדמות אחוז אחד מפעילות המוח האנושי בשנייה אחת. זה היה אפשרי רק הודות לכוח המחשוב של אחד ממחשבי העל החזקים בעולם.

אבל המוח האנושי הוא עדיין המחשב החזק ביותר, דל האנרגיה והיעיל ביותר. מה אם אפשר היה להשתמש בכוחו של המחשב הזה כדי להניע דורות עתידיים של מכונות?

עד כמה שזה נשמע מטורף, מדען המוח אוש אגבי השיק את פרויקט Koniku בדיוק כדי לממש את המטרה הזו. הוא יצר אב טיפוס של שבב סיליקון בעל 64 נוירונים. היישום הראשון של פיתוח זה היה מזל"ט שיכול "להריח" ריח של חומר נפץ.

לדבורים יש את אחת מיכולות הריח הרגישות ביותר. למעשה, הם אפילו נעים בחלל לפי ריח. אגבי יצר מזל"ט שמתחרה ביכולתן של הדבורים לזהות ולפרש ריחות. זה יכול לשמש לא רק למטרות צבאיות וגילוי פצצות, אלא גם לסקר אדמות חקלאיות, בתי זיקוק לנפט - כל המקומות שבהם ניתן למדוד את רמות הבריאות והבטיחות לפי ריח.

במהלך תהליך הפיתוח, עגבי וצוותו פתרו שלוש בעיות עיקריות: לבנות נוירונים באותו אופן שבו הם בנויים במוח, לקרוא ולכתוב מידע לכל נוירון בודד ויצירת סביבה יציבה.

טכנולוגיית התמיינות תאים פלוריפוטנטיים מושרה - שיטה שבה תא בוגר, כמו עור, משולב גנטית בתא הגזע המקורי, מאפשר לכל תא להתפתח לנוירון. אבל כמו כל רכיב אלקטרוני, נוירונים חיים זקוקים לבית גידול מיוחד.

לכן, הנוירונים הוצבו בקונכיות עם סביבה מבוקרת כדי לווסת את הטמפרטורה ורמות המימן בפנים, וכן כדי לספק להם כוח. בנוסף, פגז כזה מאפשר לך לשלוט באינטראקציה של נוירונים זה עם זה.

אלקטרודות מתחת למעטפת מאפשרות קריאה או כתיבה של מידע לנוירונים. עגבי מתאר תהליך זה כך:

"אנחנו עוטפים את האלקטרודות בציפוי של דנ"א וחלבונים מועשרים שמגרה נוירונים ליצור קשרים הדוקים באופן מלאכותי עם מוליכים אלה. אז אנחנו יכולים לקרוא מידע מנוירונים או להיפך, לשלוח מידע לנוירונים באותו אופן או דרך אור או תהליכים כימיים".

אגבי מאמין שעתיד הטכנולוגיה טמון בפתיחת היכולות של מה שנקרא wetware - המוח האנושי בקורלציה עם תהליך המכונה.

"אין גבולות מעשיים לכמה גדולים ניצור את המכשירים העתידיים שלנו או באיזו צורה אחרת נוכל לדגמן את המוח. הביולוגיה היא הגבול היחיד".

התוכניות העתידיות של קוניק יכללו פיתוח שבבים:

• עם 500 נוירונים, שישלטו במכונית ללא נהג;
• עם 10,000 נוירונים - יוכלו לעבד ולזהות תמונות כפי שעושה העין האנושית;
• עם 100,000 נוירונים - תיצור רובוט עם קלט רב חושי, שלא יהיה ניתן להבחין בו כמעט מאדם מבחינת תכונות תפיסתיות;
• עם מיליון נוירונים - ייתן לנו מחשב שיחשוב בעצמו.

שבב זיכרון מוטבע במוח

מדי שנה, מאות מיליוני אנשים חווים קשיים עקב אובדן זיכרון. הסיבות לכך משתנות: הנזק המוחי שפוקד את הוותיקים ושחקני הכדורגל, השבץ או מחלת האלצהיימר שמתבטאים בגיל מבוגר, או פשוט הזדקנות המוח שמחכה לכולנו. ד"ר תיאודור ברגר, מהנדס ביו-רפואי מאוניברסיטת דרום קליפורניה, בודק שתל משפר זיכרון המחקה עיבוד אותות כאשר נוירונים לא מצליחים לעבד זיכרונות ארוכי טווח חדשים, במימון הסוכנות לפרויקטים מתקדמים למחקר של ההגנה (DARPA).

כדי שהמכשיר יעבוד, המדענים חייבים להבין איך הזיכרון עובד. ההיפוקמפוס הוא האזור במוח שאחראי על הפיכת זיכרונות קצרי טווח לטווח ארוך. איך הוא עושה את זה? והאם ניתן לדמות את פעילותו בתוך שבב מחשב?

"בעיקרון, זיכרון הוא סדרה של דחפים חשמליים המתרחשים לאורך זמן ואשר נוצרים על ידי מספר מסוים של נוירונים", מסביר ברגר. "זה חשוב מאוד כי זה אומר שאנחנו יכולים לצמצם את התהליך הזה למשוואה מתמטית ולהכניס אותו לתוך מסגרת התהליך החישובי".

לפיכך, מדעני מוח החלו לפענח את זרימת המידע בתוך ההיפוקמפוס. המפתח לפענוח זה היה אות חשמלי חזק שעובר מאזור איברים שנקרא CA3, ה"קלט" של ההיפוקמפוס, ל-CA1, צומת ה"פלט". אות זה נחלש אצל אנשים עם הפרעות זיכרון.

"אם נוכל ליצור אותו מחדש באמצעות שבב, נוכל לשחזר או אפילו להגדיל את קיבולת הזיכרון", אומר ברגר.

אבל קשה להתחקות אחר נתיב הפענוח הזה, שכן נוירונים פועלים בצורה לא ליניארית. וכל גורם מינורי המעורב בתהליך יכול להוביל לתוצאות שונות לחלוטין, עם זאת, המתמטיקה והתכנות לא עומדים במקום, וכיום הם יכולים ליצור את המבנים החישוביים המורכבים ביותר עם הרבה לא ידועים והרבה "פלטים".

מלכתחילה, מדענים אימנו חולדות ללחוץ על מנוף כזה או אחר כדי לקבל פינוק. כאשר החולדות שיננו והפכו את הזיכרון הזה לזיכרון לטווח ארוך, החוקרים תיעדו ותיעדו בקפידה את כל התמורות של נוירונים, ולאחר מכן יצרו שבב מחשב באמצעות המודל המתמטי הזה. לאחר מכן, הם הזריקו לחולדות חומר שערער זמנית את יכולת הזיכרון שלהן והחדירו שבב למוח. המכשיר השפיע על איבר ה"פלט" של CA1, ולפתע גילו המדענים שהזיכרון של החולדות לגבי איך לקבל פינוק שוחזר.

הבדיקות הבאות בוצעו בקופים. הפעם, המדענים התמקדו בקליפת המוח הקדם-מצחית, הקולטת ומווסתת זיכרונות המתקבלים מההיפוקמפוס. לבעלי החיים הוצגה סדרה של תמונות, שחלקן חזרו על עצמם. לאחר שתיעדו את פעילות הנוירונים ברגע שהם זיהו את אותה תמונה, נוצרו מודל מתמטי ומיקרו-מעגל המבוסס עליו. לאחר מכן, העבודה של קליפת המוח הקדם-מצחית של הקופים דוכאה עם קוקאין והמדענים הצליחו שוב לשחזר את הזיכרון.

כאשר הניסויים בוצעו בבני אדם, ברגר בחר 12 מתנדבים עם אפילפסיה עם אלקטרודות שכבר הושתלו במוחם כדי לאתר את מקור ההתקפים שלהם. התקפים חוזרים הורסים חלקים מרכזיים בהיפוקמפוס הדרושים ליצירת זיכרונות ארוכי טווח. אם, למשל, נלמד פעילות מוחית בזמן התקפים, ייתכן שניתן יהיה לשחזר זיכרונות.

בדיוק כמו בניסויים קודמים, נלכד "קוד זיכרון" אנושי מיוחד שיכול היה לחזות לאחר מכן את דפוס הפעילות בתאי CA1 בהתבסס על נתונים המאוחסנים או שמקורם ב-CA3. בהשוואה לפעילות מוחית "אמיתית", שבב כזה עובד בדיוק של כ-80%.

מוקדם מדי לדבר על תוצאות קונקרטיות לאחר ניסויים בבני אדם. בניגוד לקליפת המוח המוטורית, שבה כל מקטע אחראי על איבר מסוים, ההיפוקמפוס מאורגן בצורה כאוטי. עוד מוקדם לומר אם שתל כזה יצליח להחזיר את הזיכרון למי שסובל מפגיעה בחלק ה"יוצא" של ההיפוקמפוס.

סוגיית הכללת האלגוריתם לשבב כזה נותרה בעייתית, שכן אב הטיפוס הניסוי נוצר על פי נתונים בודדים של חולים ספציפיים. מה אם קוד הזיכרון שונה עבור כולם, בהתאם לסוג הנתונים הנכנסים שהוא מקבל? ברגר מזכיר לנו שהמוח מוגבל גם על ידי הביופיזיקה שלו:

"יש רק כל כך הרבה דרכים שבהן ניתן לעבד אותות חשמליים בהיפוקמפוס, שאמנם הם רבים, אך הם מוגבלים וסופיים", אומר המדען.

למרות מאמציהם, מדעני מוח ופסיכולוגים קוגניטיביים לעולם לא ימצאו עותק של הסימפוניה החמישית של בטהובן, מילים, תמונות, חוקים דקדוקיים או כל רמז חיצוני אחר במוח. כמובן, המוח האנושי אינו ריק לחלוטין. אבל הוא לא מכיל את רוב הדברים שאנשים חושבים שהוא מכיל – ​​אפילו דברים פשוטים כמו "זכרונות".

לתפיסות השגויות שלנו לגבי המוח יש שורשים היסטוריים עמוקים, אבל אנחנו מבולבלים במיוחד מהמצאת המחשבים בשנות ה-40. במשך חצי מאה, פסיכולוגים, בלשנים, מדעני מוח ומומחים אחרים להתנהגות אנושית טענו שהמוח האנושי פועל כמו מחשב.

כדי לקבל מושג עד כמה הרעיון הזה קל דעת, שקול את המוח של תינוקות. לתינוק בריא יש יותר מעשרה רפלקסים. הוא מסובב את ראשו לכיוון שבו הלחי שלו שרוטה ומוצץ כל מה שנכנס לו לפיו. הוא עוצר את נשימתו כשהוא טובל במים. הוא תופס דברים בידיו כל כך חזק שהוא כמעט יכול לתמוך במשקל שלו. אבל אולי הכי חשוב, לילודים יש מנגנוני למידה רבי עוצמה המאפשרים להם להשתנות במהירות כדי שיוכלו לקיים אינטראקציה יעילה יותר עם העולם הסובב אותם.

רגשות, רפלקסים ומנגנוני למידה הם מה שיש לנו מההתחלה, וכשחושבים על זה, זה די הרבה. אם היו חסרות לנו כל אחת מהיכולות הללו, כנראה שהיינו מתקשים לשרוד.

אבל הנה מה שאין לנו מאז הלידה: מידע, נתונים, חוקים, ידע, אוצר מילים, ייצוגים, אלגוריתמים, תוכניות, מודלים, זיכרונות, תמונות, מעבדים, תתי שגרות, מקודדים, מפענחים, סמלים ומאגרים - האלמנטים המאפשרים דיגיטליים מחשבים להתנהג בצורה קצת רציונלית. לא רק שהדברים האלה אינם בנו מלידה, הם לא מתפתחים בנו במהלך החיים.

אנחנו לא שומרים על מילים או כללים שאומרים לנו איך להשתמש בהם. אנחנו לא יוצרים תמונות של דחפים חזותיים, מאחסנים אותם במאגר זיכרון לטווח קצר, ואז מעבירים את התמונות למכשיר זיכרון לטווח ארוך. איננו זוכרים מידע, תמונות או מילים מפנקס הזיכרון. כל זה נעשה על ידי מחשבים, אבל לא על ידי יצורים חיים.

מחשבים ממש מעבדים מידע - מספרים, מילים, נוסחאות, תמונות. ראשית יש לתרגם את המידע לפורמט שמחשב יכול לזהות, כלומר לקבוצות של אחדות ואפסים ("ביטים") שנאספו לבלוקים קטנים ("בייט").

מחשבים מעבירים את הקבוצות הללו ממקום למקום לאזורים שונים של זיכרון פיזי, המיושמים כרכיבים אלקטרוניים. לפעמים הם מעתיקים סטים, ולפעמים הם הופכים אותם בדרכים שונות - למשל, כאשר אתה מתקן שגיאות בכתב יד או ריטוש תמונה. הכללים שמקפידים על מחשב בעת הזזה, העתקה או עבודה עם מערך מידע מאוחסנים גם הם בתוך המחשב. מערכת כללים נקראת "תוכנית" או "אלגוריתם". קבוצה של אלגוריתמים שפועלים יחד שאנו משתמשים בהם למטרות שונות (לדוגמה, קניית מניות או היכרויות באינטרנט) נקראת "אפליקציה".

אלו הן עובדות ידועות, אבל צריך לפרט אותן כדי להבהיר את הדברים: מחשבים פועלים על ייצוג סמלי של העולם. הם כן מאחסנים ומחזירים. הם באמת מעבדים. יש להם זיכרון פיזי. הם באמת מונעים על ידי אלגוריתמים מכל הבחינות.

עם זאת, אנשים לא עושים דבר כזה. אז למה כל כך הרבה מדענים מדברים על הפעילות המנטלית שלנו כאילו היינו מחשבים?

בשנת 2015, מומחה הבינה המלאכותית ג'ורג' זרקדאקיס הוציא ספר, בתמונה שלנו, שבו הוא מתאר שישה מושגים שונים שאנשים השתמשו בהם במהלך אלפיים השנים האחרונות כדי לתאר את האינטליגנציה האנושית.

בגרסה המוקדמת ביותר של התנ"ך, בני האדם נוצרו מחימר או בוץ, שאלוהים אינטליגנטי החדיר אז ברוחו. הרוח הזו "מתארת" את המוח שלנו - לפחות מנקודת מבט דקדוקית.

המצאת ההידראוליקה במאה ה-3 לפני הספירה הובילה לפופולריות של המושג ההידראולי של התודעה האנושית. הרעיון היה שזרימת נוזלים שונים בגוף - "נוזלי גוף" - אחראית לתפקודים פיזיים ורוחניים כאחד. התפיסה ההידראולית נמשכה יותר מ-1,600 שנים, כל הזמן מעכב את התפתחות הרפואה.

עד המאה ה-16 הופיעו מכשירים המופעלים על ידי קפיצים וגלגלי שיניים, מה שנתן השראה לרנה דקארט לטעון שהאדם הוא מכונה מורכבת. במאה ה-17, הפילוסוף הבריטי תומס הובס הציע שהחשיבה מתרחשת באמצעות תנועות מכניות קטנות במוח. עד תחילת המאה ה-18, גילויים בתחום החשמל והכימיה הובילו להופעתה של תיאוריה חדשה של החשיבה האנושית, שוב בעלת אופי מטפורי יותר. באמצע המאה ה-19, הפיזיקאי הגרמני הרמן פון הלמהולץ, בהשראת ההתקדמות האחרונה בתחום התקשורת, השווה את המוח לטלגרף.

אלברכט פון האלר. אייקונים anatomicae

המתמטיקאי ג'ון פון נוימן קבע שתפקוד מערכת העצבים האנושי הוא "דיגיטלי בהיעדר ראיות להיפך", תוך הקבלה בין מרכיבי מכונות המחשב של אותה תקופה ואזורים במוח האנושי.

כל מושג משקף את הרעיונות המתקדמים ביותר של העידן שהוליד אותו. כפי שניתן לצפות, שנים ספורות לאחר לידת טכנולוגיית המחשבים בשנות הארבעים, נטען שהמוח עובד כמו מחשב: המוח עצמו שיחק בתפקיד הנשא הפיזי, והמחשבות שלנו פעלו כתוכנה.

תפיסה זו הגיעה לשיאה בספר "המחשב והמוח" משנת 1958, שבו קבע המתמטיקאי ג'ון פון נוימן באופן נחרץ שתפקוד מערכת העצבים האנושי הוא "דיגיטלי בהיעדר ראיות להיפך". למרות שהוא הודה שמעט מאוד ידוע על תפקידו של המוח בתפקוד האינטליגנציה והזיכרון, המדען יצר הקבלות בין מרכיבי מכונות המחשב של אותה תקופה ואזורים במוח האנושי.

תמונה: Shutterstock

הודות להתקדמות שלאחר מכן בטכנולוגיית המחשבים וחקר המוח, התפתח בהדרגה מחקר בין-תחומי שאפתני של התודעה האנושית, המבוסס על הרעיון שאנשים, כמו מחשבים, הם מעבדי מידע. עבודה זו כוללת כעת אלפי מחקרים, זוכה למימון של מיליארדי דולרים והייתה מושא למספר רב של מאמרים. ספרו של ריי קורצווייל מ-2013 Making a Mind: Unraveling the Mystery of Human Thinking ממחיש נקודה זו, ומתאר את ה"אלגוריתמים" של המוח, טכניקות "עיבוד המידע" שלו, ואפילו כיצד הוא דומה באופן שטחי למעגלים משולבים במבנה שלו.

הרעיון של חשיבה אנושית כמכשיר לעיבוד מידע (IP) שולט כיום בתודעה האנושית הן בקרב אנשים רגילים והן בקרב מדענים. אבל זו, בסופו של דבר, רק עוד מטאפורה, פיקציה שאנחנו מפנים כמציאות כדי להסביר משהו שאנחנו לא באמת מבינים.

די קל לנסח את ההיגיון הלא מושלם של מושג ה-OR. היא מבוססת על סילוגיזם מופרך עם שתי הנחות סבירות ומסקנה שגויה. הנחה סבירה מס' 1: כל המחשבים מסוגלים להתנהגות חכמה. הנחה סבירה מס' 2: כל המחשבים הם מעבדי מידע. מסקנה לא נכונה: כל האובייקטים המסוגלים להתנהג בצורה חכמה הם מעבדי מידע.

אם אנחנו שוכחים את הפורמליות, אז הרעיון שאנשים צריכים להיות מעבדי מידע רק בגלל שמחשבים הם כאלה הוא שטות מוחלטת, וכשמושג הבינה המלאכותית ינטוש סופית, היסטוריונים כנראה יראו אותו מאותה נקודת מבט כמו עכשיו. המושגים ההידראוליים והמכניים נראים כמו שטויות.

בצעו ניסוי: ציירו שטר של מאה רובל מהזיכרון, ואז הוציאו אותו מהארנק והעתיקו אותו. אתה רואה את ההבדל?

ציור שנעשה בהיעדר מקור בהחלט יתברר כאיום בהשוואה לציור שנעשה מהחיים. למרות שלמעשה, ראית את הצעת החוק הזו יותר מאלף פעמים.

מה הבעיה? האם ה"תמונה" של השטר לא צריכה להיות "לאחסן" ב"פנקס האחסון" של המוח שלנו? למה אנחנו לא יכולים פשוט "להתייחס" ל"תמונה" הזו ולתאר אותה על נייר?

ברור שלא, ואלפי שנות מחקר לא יאפשרו לנו לקבוע את מיקומה של התמונה של השטר הזה במוח האנושי פשוט כי הוא לא שם.

הרעיון, שקודם על ידי כמה מדענים, שזיכרונות בודדים מאוחסנים איכשהו בנוירונים מיוחדים הוא אבסורדי. בין היתר, תיאוריה זו לוקחת את שאלת מבנה הזיכרון לרמה בלתי פתירה עוד יותר: כיצד והיכן מאוחסן הזיכרון בתאים?

עצם הרעיון שזיכרונות מאוחסנים בנוירונים בודדים הוא אבסורדי: איך והיכן בתא ניתן לאחסן מידע?לעולם לא נצטרך לדאוג שהמוח האנושי ישתולל במרחב הווירטואלי, ולעולם לא נוכל להשיג אלמוות על ידי הורדת הנשמה שלנו למדיום אחר.

אחת התחזיות, שהובעה בצורה כזו או אחרת על ידי העתידן ריי קורצווייל, הפיזיקאי סטיבן הוקינג ורבים אחרים, היא שאם התודעה האנושית היא כמו תוכנית, אז בקרוב אמורות להופיע טכנולוגיות שיאפשרו להעלות אותה למחשב. , ובכך לשפר מאוד את היכולות האינטלקטואליות ולאפשר את האלמוות. רעיון זה היווה את הבסיס לעלילה של הסרט הדיסטופי טרנסצנדנס (2014), בו גילם ג'וני דפ מדען דומה לקורצווייל. הוא העלה את מחשבותיו לאינטרנט, וגרם לתוצאות הרסניות לאנושות.

סטילס מהסרט "עליונות"

למרבה המזל, למושג OI אין שום דבר שקרוב אפילו למציאות, אז אנחנו לא צריכים לדאוג שהמוח האנושי ישתולל במרחב הווירטואלי, ולמרבה הצער, לעולם לא נוכל להשיג אלמוות על ידי הורדת הנשמות שלנו למדיום אחר. זה לא רק חוסר תוכנה במוח, הבעיה עמוקה עוד יותר – נקרא לזה בעיית הייחודיות, והיא מרתקת ומדכאת כאחד.

מכיוון שלמוח שלנו אין "מכשירי זיכרון" ולא "תמונות" של גירויים חיצוניים, והמוח משתנה במהלך החיים בהשפעת תנאים חיצוניים, אין סיבה להאמין ששני אנשים בעולם יגיבו ל- אותו גירוי באותו אופן. אם אתה ואני נשתתף באותו קונצרט, השינויים שקורים במוח שלך לאחר ההאזנה יהיו שונים מהשינויים שקורים במוח שלי. שינויים אלו תלויים במבנה הייחודי של תאי עצב, שנוצר במהלך כל החיים הקודמים.

זו הסיבה, כפי שכתב פרדריק ברטלט בספרו Memory משנת 1932, שני אנשים השומעים את אותו סיפור לא יוכלו לספר אותו מחדש בדיוק באותו אופן, ועם הזמן הגרסאות שלהם לסיפור יהפכו פחות ופחות דומות זו לזו.

"עֶליוֹנוּת"

אני חושב שזה מאוד מעורר השראה כי זה אומר שכל אחד מאיתנו הוא באמת ייחודי, לא רק בגנים שלנו, אלא גם באופן שבו המוח שלנו משתנה עם הזמן. אבל זה גם מייאש, כי זה הופך את העבודה הקשה ממילא של מדעני מוח לכמעט בלתי אפשרית לפתרון. כל שינוי יכול להשפיע על אלפי, מיליוני נוירונים או על המוח כולו, וגם אופי השינויים הללו ייחודי בכל מקרה ומקרה.

גרוע מכך, גם אם היינו יכולים לתעד את המצב של כל אחד מ-86 מיליארד הנוירונים של המוח ולדמות הכל במחשב, המודל העצום הזה יהיה חסר תועלת מחוץ לגוף שאליו המוח שייך. זו אולי התפיסה המוטעית המעצבנת ביותר לגבי המבנה האנושי, שאנו חבים לתפיסה השגויה של OI.

מחשבים מאחסנים עותקים מדויקים של נתונים. הם יכולים להישאר ללא שינוי לאורך זמן גם כשהחשמל כבוי, בעוד שהמוח תומך באינטליגנציה שלנו רק כל עוד הוא נשאר בחיים. אין מתג. או שהמוח יעבוד בלי לעצור, או שלא נתקיים. יתרה מכך, כפי שציין מדען המוח סטיבן רוז ב"עתידו של המוח" מ-2005, עותק של מצבו הנוכחי של המוח עשוי להיות חסר תועלת מבלי לדעת את הביוגרפיה המלאה של בעליו, אפילו כולל ההקשר החברתי שבו האדם גדל.

בינתיים, סכומי כסף אדירים מושקעים על חקר מוח המבוסס על רעיונות שווא והבטחות שלא יתממשו. לפיכך, האיחוד האירופי השיק פרויקט לחקר המוח האנושי בשווי 1.3 מיליארד דולר. הרשויות האירופיות האמינו בהבטחות המפתות של הנרי מרקרם ליצור סימולטור פועל של תפקוד המוח המבוסס על מחשב-על עד שנת 2023, שישנה באופן קיצוני את הגישה לטיפול של מחלת אלצהיימר ומחלות אחרות, וסיפקה לפרויקט מימון כמעט בלתי מוגבל. פחות משנתיים לאחר שהפרויקט יצא לדרך, התברר כישלון, ומררם התבקשה להתפטר.

אנשים הם אורגניזמים חיים, לא מחשבים. לקבל זאת. אנחנו צריכים להמשיך בעבודה הקשה של הבנת עצמנו, אבל לא לבזבז זמן במטען אינטלקטואלי מיותר. במהלך חצי המאה לקיומו, המושג OR נתן לנו רק כמה תגליות שימושיות. זה הזמן ללחוץ על כפתור המחיקה.

רוברט אפשטיין הוא פסיכולוג בכיר במכון האמריקאי לחקר התנהגות וטכנולוגיה בקליפורניה. הוא מחברם של 15 ספרים והעורך הראשי לשעבר של Psychology Today.

כל מוח אנושי הוא משהו מיוחד, נס מורכב להפליא של הטבע, שנוצר במהלך מיליוני שנות אבולוציה. כיום המוח שלנו נקרא לרוב מחשב אמיתי. וביטוי זה אינו משמש לשווא.

והיום ננסה להבין מדוע מדענים מכנים את המוח האנושי מחשב ביולוגי, ואילו עובדות מעניינות קיימות לגביו.

מדוע המוח הוא מחשב ביולוגי

מדענים קוראים למוח מחשב ביולוגי מסיבות ברורות. המוח, כמו המעבד הראשי של כל מערכת מחשב, אחראי על פעולתם של כל האלמנטים והצמתים של המערכת. כמו במקרה של זיכרון RAM, כונן קשיח, כרטיס מסך ורכיבי מחשב אחרים, המוח האנושי שולט בראייה, בנשימה, בזיכרון ובכל תהליך אחר המתרחש בגוף האדם. הוא מעבד את הנתונים המתקבלים, מקבל החלטות ומבצע את כל העבודה האינטלקטואלית.

באשר למאפיין ה"ביולוגי", נוכחותו ברורה למדי, מכיוון שבניגוד לטכנולוגיית מחשבים קונבנציונלית, המוח האנושי הוא ממקור ביולוגי. אז מסתבר שהמוח הוא מחשב ביולוגי אמיתי.

כמו רוב המחשבים המודרניים, למוח האנושי יש מספר עצום של פונקציות ויכולות. ואנחנו מציעים כמה מהעובדות המעניינות ביותר עליהם להלן:

• גם בלילה, כשהגוף שלנו נח, המוח לא נרדם, אלא להיפך, נמצא במצב פעיל יותר מאשר במהלך היום;
• כמות החלל או הזיכרון המדויקת שניתן לאחסן במוח האנושי אינה ידועה כיום למדענים. עם זאת, הם מציעים ש"כונן קשיח ביולוגי" זה יכול לאחסן עד 1000 טרה-בייט של מידע;
• המשקל הממוצע של המוח הוא קילוגרם וחצי, ונפחו עולה, כמו במקרה של שרירים, מאימונים. נכון, במקרה זה, האימון כרוך ברכישת ידע חדש, שיפור הזיכרון וכו';
• למרות העובדה שהמוח הוא זה שמגיב לכל נזק לגוף על ידי שליחת אותות כאב לחלקים המתאימים בגוף, הוא עצמו אינו חש כאב. כאשר אנו חשים כאב ראש, זה רק כאב ברקמות ובעצבים של הגולגולת.

עכשיו אתה יודע למה המוח נקרא מחשב ביולוגי, מה שאומר שעשית אימון קטן של המוח שלך. אל תעצרו שם, ותלמדו באופן שיטתי משהו חדש.

איבר שמתאם ומווסת את כל התפקודים החיוניים של הגוף ושולט בהתנהגות. כל המחשבות, הרגשות, התחושות, הרצונות והתנועות שלנו קשורים לעבודת המוח, ואם היא לא מתפקדת, האדם נכנס למצב וגטטיבי: אובדת היכולת לבצע כל פעולה, תחושות או תגובות להשפעות חיצוניות. .

מודל מחשב של המוח

אוניברסיטת מנצ'סטר החלה לבנות את המחשב הראשון מסוג חדש, שעיצובו מחקה את מבנה המוח האנושי, כך מדווח BBC. עלות הדגם תהיה מיליון פאונד.

מחשב הבנוי על עקרונות ביולוגיים, אומר פרופסור סטיב פורבר, אמור להפגין יציבות משמעותית בפעולה. "המוח שלנו ממשיך לתפקד למרות הכישלון המתמיד של הנוירונים המרכיבים את רקמת העצבים שלנו", אומר פורבר. "הנכס הזה מעניין מאוד מעצבים שמעוניינים להפוך מחשבים לאמינים יותר."

ממשקי מוח

כדי להרים כוס כמה מטרים באמצעות אנרגיה נפשית בלבד, קוסמים היו צריכים להתאמן במשך מספר שעות ביום.
אחרת, עקרון המנוף יכול בקלות לסחוט את המוח החוצה דרך האוזניים.

טרי פראצ'ט, "צבע הקסם"

כמובן, גולת הכותרת של ממשק אדם-מכונה צריכה להיות היכולת לשלוט במכונה באמצעות מחשבה בלבד. והשגת נתונים ישירות למוח היא כבר הפסגה של מה שהמציאות המדומה יכולה להשיג. רעיון זה אינו חדש והוא מופיע במגוון רחב של ספרות מדע בדיוני במשך שנים רבות. כאן נמצאים כמעט כל הסייבר-פאנקים עם קשרים ישירים לסייבר-דיקס ובייו-תוכנה. ושליטה בכל טכנולוגיה באמצעות מחבר מוח סטנדרטי (למשל, סמואל דיליני ברומן "נובה"), ועוד הרבה דברים מעניינים. אבל מדע בדיוני זה טוב, אבל מה עושים בעולם האמיתי?

מסתבר שפיתוח ממשקי המוח (BCI או BMI - brain-computer interface וממשק מוח-מכונה) בעיצומו, אם כי מעטים יודעים על כך. כמובן, ההצלחות רחוקות מאוד ממה שכתוב ברומני מדע בדיוני, אבל, בכל זאת, הן די בולטות. נכון להיום, העבודה על ממשקי מוח ועצבים מתבצעת בעיקר כחלק מיצירת תותבות ומכשירים שונים כדי להקל על חיים של אנשים משותקים חלקית או מלאה. ניתן לחלק את כל הפרויקטים לממשקים לקלט (שיקום או החלפה של איברי חישה פגועים) ופלט (שליטה על תותבות והתקנים אחרים).

בכל המקרים של קלט נתונים ישיר, יש צורך לבצע ניתוח להשתלת אלקטרודות במוח או בעצבים. במקרה של פלט, ניתן להסתדר עם חיישנים חיצוניים לביצוע אלקטרואנצפלוגרמה (EEG). עם זאת, EEG הוא כלי די לא אמין, שכן הגולגולת מחלישה מאוד את זרמי המוח וניתן לקבל רק מידע כללי מאוד. אם מושתלות אלקטרודות, ניתן לקחת נתונים ישירות ממרכזי המוח הרצויים (לדוגמה, מרכזים מוטוריים). אבל ניתוח כזה הוא עניין רציני, ולכן לעת עתה נערכים ניסויים רק בבעלי חיים.

למעשה, לאנושות יש כבר מזמן מחשב "יחיד" כזה. לדברי מייסד-שותף של מגזין Wired, קווין קלי, מיליוני מחשבים מחוברים לאינטרנט, טלפונים ניידים, מחשבי כף יד ומכשירים דיגיטליים אחרים יכולים להיחשב כרכיבים של מחשב יחיד. המעבד המרכזי שלו הוא כל המעבדים של כל המכשירים המחוברים, הכונן הקשיח שלו הוא הכוננים הקשיחים וכונני הבזק של העולם כולו, וה-RAM שלו הוא הזיכרון הכולל של כל המחשבים. בכל שנייה, מחשב זה מעבד כמות נתונים השווה לכל המידע הכלול בספריית הקונגרס, ומערכת ההפעלה שלו היא ה-World Wide Web.

במקום סינפסות של תאי עצב, הוא משתמש בהיפר-קישורים דומים מבחינה תפקודית. שניהם אחראים ליצירת אסוציאציות בין צמתים. כל יחידת מחשבה, כמו רעיון, צומחת ככל שנוצרים יותר ויותר קשרים עם מחשבות אחרות. כמו כן ברשת: מספר גדול יותר של קישורים למשאב מסוים (נקודת צמתים) פירושו משמעות רבה יותר עבור המחשב בכללותו. יתרה מכך, מספר ההיפר-קישורים ברשת העולמית קרוב מאוד למספר הסינפסות במוח האנושי. קלי מעריכה שעד שנת 2040, למחשב הפלנטרי יהיה כוח מחשוב התואם את כוח המוח הקולקטיבי של כל 7 מיליארד האנשים שיאכלסו את כדור הארץ עד אז.

אבל מה לגבי המוח האנושי עצמו? מנגנון ביולוגי מיושן מזמן. החומר האפור שלנו פועל במהירות של מעבד הפנטיום הראשון, משנת 1993. במילים אחרות, המוח שלנו פועל בתדר של 70 מגה-הרץ. בנוסף, המוח שלנו פועל על פי עיקרון אנלוגי, כך שלא יכולה להיות שאלה של השוואה עם השיטה הדיגיטלית של עיבוד נתונים. זה ההבדל העיקרי בין סינפסות להיפר-קישורים: סינפסות, התגובה לסביבתן ומידע נכנס, משנות במיומנות את האורגניזם, שלעולם אין לו שני מצבים זהים. ההיפר-קישור, לעומת זאת, תמיד זהה, אחרת מתחילות בעיות.

עם זאת, יש להודות שהמוח שלנו יעיל משמעותית מכל מערכת מלאכותית שנוצרה על ידי אנשים. באופן מסתורי לחלוטין, כל יכולות המחשוב הענקיות של המוח ממוקמות בגולגולת שלנו, שוקלת קצת יותר מקילוגרם, ובמקביל היא דורשת רק 20 וואט של אנרגיה כדי לתפקד. השווה את הנתונים הללו ל-377 מיליארד וואט שלפי חישובים משוערים, צורכים כיום מחשב יחיד. מדובר, אגב, ב-5% מייצור החשמל העולמי.

עצם העובדה של צריכת אנרגיה מפלצתית כזו לעולם לא תאפשר למחשב המאוחד להתקרב אפילו ליעילות המוח האנושי. גם בשנת 2040, כשכוח המחשוב של המחשבים יהפוך לשמיים, צריכת האנרגיה שלהם תמשיך לעלות.