Një organ që koordinon dhe rregullon të gjitha funksionet jetësore të trupit dhe kontrollon sjelljen. Të gjitha mendimet, ndjenjat, ndjesitë, dëshirat dhe lëvizjet tona lidhen me punën e trurit, dhe nëse ai nuk funksionon, një person kalon në një gjendje vegjetative: aftësia për të ndërmarrë çdo veprim, ndjesi ose reagim ndaj ndikimeve të jashtme humbet. .

Modeli kompjuterik i trurit

Universiteti i Mançesterit ka filluar ndërtimin e kompjuterit të parë të një lloji të ri, dizajni i të cilit imiton strukturën e trurit të njeriut, raporton BBC. Kostoja e modelit do të jetë 1 milion paund.

Një kompjuter i ndërtuar mbi parime biologjike, thotë profesor Steve Furber, duhet të tregojë stabilitet të konsiderueshëm në funksionim. "Truri ynë vazhdon të funksionojë pavarësisht dështimit të vazhdueshëm të neuroneve që përbëjnë indin nervor," thotë Furber. "Kjo pronë është me interes të jashtëzakonshëm për projektuesit e interesuar për t'i bërë kompjuterët më të besueshëm."

Ndërfaqet e trurit

Për të përdorur vetëm energjinë mendore për të ngritur gotën disa këmbë, magjistarët duhej të stërviteshin për disa orë në ditë.
Përndryshe, parimi i levës mund ta shtrydhë trurin me lehtësi përmes veshëve.

Terry Pratchett, "The Color of Magic"

Natyrisht, kurora e ndërfaqes njeri-makinë duhet të jetë aftësia për të kontrolluar makinën vetëm me përpjekjen e mendimit. Dhe futja e të dhënave direkt në tru është tashmë kulmi i asaj që realiteti virtual mund të arrijë. Kjo ide nuk është e re dhe është paraqitur në literaturën më të larmishme të fantashkencës për shumë vite. Këtu dhe pothuajse të gjithë cyberpunks me lidhje të drejtpërdrejtë me cyberdecks dhe biosoft. Dhe kontrolli i çdo teknike duke përdorur një lidhës standard të trurit (për shembull, në romanin "Nova" të Samuel Delaney), dhe shumë gjëra të tjera interesante. Por fiksioni është i mirë, por çfarë po bëhet në botën reale?

Rezulton se zhvillimi i ndërfaqeve të trurit (BCI ose BMI - ndërfaqja tru-kompjuter dhe ndërfaqja tru-makinë) është në lëvizje të plotë, megjithëse pak njerëz dinë për të. Sigurisht, sukseset janë shumë larg nga ato që shkruajnë në romanet fantashkencë, por, megjithatë, ato janë mjaft të dukshme. Tani puna në ndërfaqet e trurit dhe nervave kryhet kryesisht në kuadrin e krijimit të protezave dhe pajisjeve të ndryshme për të lehtësuar jetën e personave të paralizuar pjesërisht ose plotësisht. Të gjitha projektet mund të ndahen me kusht në ndërfaqe për hyrje (restaurimi ose zëvendësimi i organeve shqisore të dëmtuara) dhe dalje (kontrolli i protezave dhe pajisjeve të tjera).

Në të gjitha rastet e futjes së drejtpërdrejtë të të dhënave, është e nevojshme të kryhet një operacion për të implantuar elektroda në tru ose nerva. Në rast të tërheqjes, sensorë të jashtëm mund të shpërndahen për marrjen e një elektroencefalogrami (EEG). Sidoqoftë, EEG është një instrument mjaft jo i besueshëm, pasi kafka dobëson shumë rrymat cerebrale dhe mund të merret vetëm informacion shumë i përgjithësuar. Në rastin e implantimit të elektrodave, mund të merrni të dhëna direkt nga qendrat e dëshiruara të trurit (për shembull, motori). Por një operacion i tillë nuk është shaka, ndaj deri më tani eksperimentet po kryhen vetëm te kafshët.

Në fakt, njerëzimi ka pasur prej kohësh një kompjuter të tillë "të vetëm". Sipas një prej themeluesve të revistës Wired, Kevin Kelly, miliona kompjuterë të lidhur me internetin, telefona celularë, PDA dhe pajisje të tjera dixhitale mund të konsiderohen si përbërës të një kompjuteri të vetëm. Njësia e saj qendrore e përpunimit janë të gjithë procesorët e të gjitha pajisjeve të lidhura, hard disku i saj është hard disqet dhe flash disqet e të gjithë botës, dhe RAM-i i saj është memoria totale e të gjithë kompjuterëve. Çdo sekondë ky kompjuter përpunon një vëllim të dhënash të barabartë me të gjithë informacionin që përmban Biblioteka e Kongresit dhe sistemi i tij operativ është World Wide Web.

Në vend të sinapsave të qelizave nervore, ai përdor hiperlidhje funksionalisht të ngjashme. Të dy janë përgjegjës për krijimin e lidhjeve midis pikave të ankorimit. Çdo njësi matëse e procesit të të menduarit, për shembull një ide, rritet ndërsa lindin gjithnjë e më shumë lidhje me mendimet e tjera. Gjithashtu në rrjet: një numër më i madh lidhjesh në një burim të caktuar (pika e nyjes) nënkupton rëndësinë e tij më të madhe për Kompjuterin në tërësi. Për më tepër, numri i hiperlidhjeve në World Wide Web është shumë afër numrit të sinapseve në trurin e njeriut. Sipas vlerësimeve të Kelly, deri në vitin 2040 kompjuteri i përgjithshëm planetar do të ketë fuqi llogaritëse në përpjesëtim me fuqinë kolektive të trurit të të gjithë 7 miliardë njerëzve që deri në atë kohë do të banojnë në Tokë.

Po vetë truri i njeriut? Një mekanizëm biologjik i vjetëruar prej kohësh. Lënda jonë gri funksionon me shpejtësinë e procesorit të parë Pentium në 1993. Me fjalë të tjera, truri ynë funksionon në 70 MHz. Përveç kësaj, truri ynë funksionon në një bazë analoge, kështu që krahasimi me një metodë dixhitale të përpunimit të të dhënave nuk mund të diskutohet. Ky është ndryshimi kryesor midis sinapseve dhe hiperlidhjeve: sinapset, duke reaguar ndaj mjedisit të tyre dhe informacionit në hyrje, ndryshojnë me mjeshtëri organizmin, i cili kurrë nuk ka dy gjendje identike. Nga ana tjetër, hiperlidhja është gjithmonë e njëjtë, përndryshe fillojnë problemet.

Sidoqoftë, duhet të pranojmë se truri ynë është dukshëm më i lartë në efikasitet ndaj çdo sistemi artificial të krijuar nga njerëzit. Në një mënyrë krejtësisht misterioze, e gjithë fuqia gjigante llogaritëse e trurit përshtatet në kafkën tonë, peshon pak më shumë se një kilogram dhe në të njëjtën kohë kërkon vetëm 20 vat energji për të funksionuar. Krahasoni këto shifra me ato 377 miliardë vat, të cilat, sipas llogaritjeve të përafërta, konsumohen nga një kompjuter i vetëm. Kjo, meqë ra fjala, është sa 5% e prodhimit të përgjithshëm të energjisë elektrike në botë.

Thjesht fakti i një konsumi kaq monstruoz të energjisë nuk do të lejojë kurrë që Kompjuteri i Unifikuar të jetë afër krahasimit me trurin e njeriut për sa i përket efikasitetit. Edhe në vitin 2040, kur fuqia kompjuterike e kompjuterëve të jetë shumë e lartë, konsumi i tyre i energjisë do të vazhdojë të rritet.

Pavarësisht përpjekjeve të tyre më të mira, neuroshkencëtarët dhe psikologët njohës nuk do të gjejnë kurrë kopje të Simfonisë së Pestë të Beethoven-it, fjalë, figura, rregulla gramatikore apo ndonjë sinjal tjetër të jashtëm në tru. Sigurisht, truri i njeriut nuk është plotësisht bosh. Por ai nuk përmban shumicën e gjërave që njerëzit mendojnë se përmban - madje edhe gjëra kaq të thjeshta si "kujtimet".

Keqkuptimet tona për trurin janë të rrënjosura thellë në histori, por shpikja e kompjuterëve në vitet 1940 na ngatërroi veçanërisht. Për gjysmë shekulli, psikologë, gjuhëtarë, neurofiziologë dhe ekspertë të tjerë të sjelljes njerëzore kanë argumentuar se truri i njeriut funksionon si një kompjuter.

Për të kuptuar se sa joserioze është kjo ide, merrni parasysh trurin e foshnjave. Një i porsalindur i shëndetshëm ka më shumë se dhjetë reflekse. Ai e kthen kokën në drejtimin ku i është gërvishtur faqja dhe thith çdo gjë që i futet në gojë. Ai e mban frymën kur zhytet në ujë. Ai i kap gjërat aq fort saqë mund të mbajë pothuajse peshën e tij. Por ndoshta më e rëndësishmja, të porsalindurit kanë mekanizma të fuqishëm të të mësuarit që i lejojnë ata të ndryshojnë me shpejtësi në mënyrë që të mund të ndërveprojnë në mënyrë më efektive me botën përreth tyre.

Ndjenjat, reflekset dhe mekanizmat e të mësuarit janë ato që kemi që në fillim dhe, nëse e mendoni mirë, është shumë. Nëse do të na mungonte ndonjë nga këto aftësi, ndoshta do të ishte e vështirë për ne të mbijetonim.

Por kjo është ajo në të cilën nuk jemi që nga lindja: informacion, të dhëna, rregulla, njohuri, fjalor, paraqitje, algoritme, programe, modele, kujtime, imazhe, procesorë, nënprograme, kodues, dekoder, simbole dhe buferë - elementë që mundësojnë kompjuterët dixhitalë. silleni disi me inteligjencë. Jo vetëm që këto gjëra nuk janë në ne që nga lindja, ato nuk zhvillohen tek ne gjatë jetës sonë.

Ne nuk ruajmë fjalë ose rregulla që na tregojnë se si t'i përdorim ato. Ne nuk krijojmë imazhe të impulseve vizuale, nuk i ruajmë ato në buferin e memories afatshkurtër dhe më pas nuk i transferojmë imazhet në pajisjen e memories afatgjatë. Ne nuk marrim informacione, imazhe ose fjalë nga regjistri i kujtesës. E gjithë kjo bëhet nga kompjuterët, por jo nga qeniet e gjalla.

Kompjuterët fjalë për fjalë përpunojnë informacionin - numra, fjalë, formula, imazhe. Informacioni duhet së pari të përkthehet në një format që një kompjuter mund të njohë, domethënë grupe njësh dhe zero ("bit"), të renditur në blloqe të vogla ("bajtë").

Kompjuterët i lëvizin këto grupe nga një vend në tjetrin në zona të ndryshme të memories fizike, të implementuara si komponentë elektronikë. Ndonjëherë ata kopjojnë grupet, dhe ndonjëherë i transformojnë ato në mënyra të ndryshme - le të themi, kur korrigjoni gabimet në një dorëshkrim ose retushoni një fotografi. Rregullat që një kompjuter ndjek kur lëviz, kopjon ose punon me një grup informacioni ruhen gjithashtu brenda kompjuterit. Tërësia e rregullave quhet "program" ose "algoritëm". Një koleksion algoritmesh që punojnë së bashku që ne i përdorim për qëllime të ndryshme (për shembull, për të blerë aksione ose takime në internet) quhet "aplikacion".

Këto janë fakte të njohura, por ato duhet të shprehen për ta bërë të qartë: kompjuterët funksionojnë në një përfaqësim simbolik të botës. Ata me të vërtetë ruajnë dhe marrin. Ata me të vërtetë janë duke u përpunuar. Ata kanë memorie fizike. Ata me të vërtetë udhëhiqen nga algoritme në gjithçka pa përjashtim.

Në të njëjtën kohë, njerëzit nuk bëjnë asgjë të tillë. Pra, pse kaq shumë shkencëtarë po flasin për performancën tonë mendore sikur të ishim kompjuterë?

Në vitin 2015, eksperti i inteligjencës artificiale George Zarkadakis publikoi In Our Image, në të cilin ai përshkruan gjashtë koncepte të ndryshme që njerëzit kanë përdorur gjatë dy mijë viteve të fundit për të përshkruar se si funksionon inteligjenca njerëzore.

Në versionin më të hershëm të Biblës, njerëzit u krijuan nga balta ose balta, të cilat më pas një Zot inteligjent e mbarsi me frymën e tij. Kjo frymë “përshkruan” edhe mendjen tonë – të paktën nga pikëpamja gramatikore.

Shpikja e hidraulikës në shekullin III para Krishtit solli popullaritetin e konceptit hidraulik të ndërgjegjes njerëzore. Ideja ishte që rrjedha e lëngjeve të ndryshme në trup - "lëngjeve trupore" - bie mbi funksionet fizike dhe shpirtërore. Koncepti hidraulik ekziston për më shumë se 1600 vjet, duke e bërë të vështirë zhvillimin e mjekësisë.

Në shekullin e 16-të, u shfaqën pajisje të fuqizuara nga susta dhe ingranazhe, të cilat frymëzuan Rene Dekartin të mendonte se njeriu është një mekanizëm kompleks. Në shekullin e 17-të, filozofi britanik Thomas Hobbes sugjeroi që të menduarit ndodh përmes lëvizjeve të vogla mekanike në tru. Nga fillimi i shekullit të 18-të, zbulimet në fushën e elektricitetit dhe kimisë çuan në shfaqjen e një teorie të re të të menduarit njerëzor, duke pasur përsëri një karakter më metaforik. Në mesin e shekullit të 19-të, fizikani gjerman Hermann von Helmholtz, i frymëzuar nga përparimet më të fundit në komunikim, e krahasoi trurin me telegrafin.

Albrecht von Haller. Ikonat anatomicae

Matematikani John von Neumann deklaroi se funksioni i sistemit nervor të njeriut është "dixhital në mungesë të provave për të kundërtën", duke tërhequr paralele midis përbërësve të makinave kompjuterike të kohës dhe pjesëve të trurit të njeriut.

Çdo koncept pasqyron idetë më të avancuara të epokës që e lindi atë. Siç mund ta prisni, vetëm disa vjet pas lindjes së teknologjisë kompjuterike në vitet 1940, u argumentua se truri funksionon si një kompjuter: vetë truri luajti rolin e mediumit fizik dhe mendimet tona vepruan si softuer.

Kjo pikëpamje u kultivua në librin e vitit 1958 Computer and the Brain, në të cilin matematikani John von Neumann deklaroi prerazi se funksioni i sistemit nervor të njeriut është "dixhital në mungesë të provave për të kundërtën". Edhe pse ai pranoi se dihet shumë pak për rolin e trurit në punën e inteligjencës dhe kujtesës, shkencëtari tërhoqi paralele midis përbërësve të makinave kompjuterike të asaj kohe dhe pjesëve të trurit të njeriut.

Imazhi: Shutterstock

Me përparimet e mëvonshme në teknologjinë kompjuterike dhe kërkimin e trurit, një studim ambicioz ndërdisiplinor i ndërgjegjes njerëzore është zhvilluar gradualisht, bazuar në idenë se njerëzit, ashtu si kompjuterët, janë përpunues informacioni. Kjo punë aktualisht përfshin mijëra studime, merr miliarda dollarë financime dhe është objekt i shumë punimeve. Libri i Ray Kurzweil-it How to Create a Mind: Uncovering the Mystery of Human Thinking, i publikuar në 2013, ilustron këtë pikë, duke përshkruar "algoritmet" e trurit, metodat për "përpunimin e informacionit" dhe madje edhe se si duket si një qark i integruar në strukturën e tij. .

Koncepti i të menduarit njerëzor si një pajisje për përpunimin e informacionit (OI) aktualisht dominon në vetëdijen njerëzore si midis njerëzve të zakonshëm ashtu edhe midis shkencëtarëve. Por kjo, në fund të fundit, është vetëm një tjetër metaforë, trillim, të cilin e kalojmë si realitet, për të shpjeguar atë që në të vërtetë nuk kuptojmë.

Logjika e papërsosur e konceptit OI është mjaft e lehtë për t'u artikuluar. Ai bazohet në një silogizëm të gabuar me dy supozime të arsyeshme dhe një përfundim të gabuar. Supozimi i arsyeshëm # 1: Të gjithë kompjuterët janë të aftë për sjellje inteligjente. Supozimi i zërit # 2: Të gjithë kompjuterët janë përpunues informacioni. Përfundim i gabuar: të gjitha objektet që mund të sillen në mënyrë inteligjente janë përpunues informacioni.

Nëse harrojmë formalitetet, atëherë ideja se njerëzit duhet të jenë përpunues informacioni vetëm sepse kompjuterët janë përpunues informacioni është absurditet i plotë dhe kur koncepti i OI të braktiset përfundimisht, historianët me siguri do të konsiderohen nga i njëjti këndvështrim si tani. Konceptet hidraulike dhe mekanike na duken si dreq.

Provoni një eksperiment: nxirrni një faturë prej njëqind rubla nga kujtesa dhe më pas hiqeni nga portofoli dhe kopjoni. A e shihni ndryshimin?

Një vizatim i bërë në mungesë të origjinalit sigurisht që do të jetë i tmerrshëm në krahasim me një vizatim të bërë nga jeta. Edhe pse, në fakt, ju e keni parë këtë faturë më shumë se një mijë herë.

Cili është problemi? A nuk duhet “ruajtur” “imazhi” i kartëmonedhës në “regjistrin e kujtesës” të trurit tonë? Pse nuk mund t'i "kthehemi" këtij "imazhi" dhe ta portretizojmë atë në letër?

Natyrisht jo, dhe mijëra vjet kërkime nuk do të lejojnë përcaktimin e vendndodhjes së imazhit të kësaj faturë në trurin e njeriut thjesht sepse nuk është aty.

Ideja, e promovuar nga disa shkencëtarë, se kujtimet individuale ruhen disi në neurone të veçanta, është absurde. Ndër të tjera, kjo teori e çon çështjen e strukturës së kujtesës në një nivel edhe më të pazgjidhshëm: si dhe ku, atëherë, ruhet memoria në qeliza?

Vetë ideja që kujtimet ruhen në neurone të veçantë është absurde: si dhe ku mund të ruhet informacioni në një qelizë? Nuk do të na duhet kurrë të shqetësohemi për daljen jashtë kontrollit të mendjes njerëzore në hapësirën kibernetike dhe kurrë nuk do të jemi në gjendje të arrijmë pavdekësinë duke shkarkuar shpirtin në një medium tjetër.

Një nga parashikimet që futuristi Ray Kurzweil, fizikani Stephen Hawking dhe shumë të tjerë kanë shprehur në një formë ose në një tjetër, është se nëse vetëdija e një personi është si një program, atëherë së shpejti duhet të shfaqen teknologji që do të lejojnë shkarkimin e tij në një kompjuter, duke shumëzuar kështu. aftësi intelektuale dhe duke bërë të mundur pavdekësinë. Kjo ide formoi bazën e komplotit të filmit distopian "Supremacy" (2014), në të cilin Johnny Depp luajti një shkencëtar si Kurzweil. Ai ngarkoi mendjen e tij në internet, gjë që shkaktoi pasoja shkatërruese për njerëzimin.

Pamje nga filmi "Superioriteti"

Për fat të mirë, koncepti i OI nuk ka asnjë lidhje me realitetin, kështu që ne nuk duhet të shqetësohemi për daljen e mendjes njerëzore jashtë kontrollit në hapësirën kibernetike dhe, për fat të keq, ne nuk do të jemi kurrë në gjendje të arrijmë pavdekësinë duke shkarkuar shpirtin. një medium tjetër. Nuk është vetëm mungesa e disa softuerëve në tru, problemi është edhe më i thellë këtu - le ta quajmë problemi i veçantisë, dhe ai kënaqet dhe dëshpëron në të njëjtën kohë.

Meqenëse truri ynë nuk ka as "pajisje memorie" dhe as "imazhe" të stimujve të jashtëm, dhe gjatë jetës truri ndryshon nën ndikimin e kushteve të jashtme, nuk ka asnjë arsye për të besuar se çdo dy njerëz në botë reagojnë ndaj të njëjtës. ndikim në të njëjtën mënyrë. Nëse ju dhe unë ndjekim të njëjtin koncert, ndryshimet që ndodhin në trurin tuaj pas dëgjimit do të jenë të ndryshme nga ndryshimet që ndodhin në trurin tim. Këto ndryshime varen nga struktura unike e qelizave nervore, e cila është formuar gjatë gjithë jetës së mëparshme.

Kjo është arsyeja pse, siç shkroi Frederick Bartlett në librin e tij të vitit 1932 Memory, dy njerëz që dëgjojnë të njëjtën histori nuk do të jenë në gjendje ta ritregojnë atë saktësisht në të njëjtën mënyrë dhe me kalimin e kohës, versionet e tyre të historisë do të bëhen gjithnjë e më pak të ngjashme.

"Superioriteti"

Për mendimin tim, kjo është shumë frymëzuese, sepse do të thotë se secili prej nesh është vërtet unik, jo vetëm për sa i përket grupit të gjeneve, por edhe për mënyrën se si truri ynë ndryshon me kalimin e kohës. Megjithatë, është edhe dëshpëruese, sepse e bën punën tashmë të vështirë të neuroshkencëtarëve praktikisht të pazgjidhshme. Çdo ndryshim mund të prekë mijëra, miliona neurone ose të gjithë trurin, dhe natyra e këtyre ndryshimeve në secilin rast është gjithashtu unike.

Më keq, edhe nëse mund të regjistronim gjendjen e secilit prej 86 miliardë neuroneve në tru dhe t'i simulonim të gjitha në një kompjuter, ky model i madh do të ishte i padobishëm jashtë trupit që zotëron trurin. Ky është ndoshta keqkuptimi më i bezdisshëm për strukturën njerëzore, të cilit i detyrohemi konceptit të gabuar të OI.

Kompjuterët ruajnë kopje të sakta të të dhënave. Ato mund të mbeten të pandryshuara për një kohë të gjatë edhe kur rryma është e fikur, ndërkohë që truri ruan inteligjencën tonë vetëm për aq kohë sa ai mbetet i gjallë. Nuk ka asnjë ndërprerës. Ose truri do të punojë pa u ndalur, ose ne do të ikim. Për më tepër, siç theksoi neuroshkencëtari Stephen Rose në "E ardhmja e trurit" në 2005, një kopje e gjendjes aktuale të trurit mund të jetë e padobishme pa ditur biografinë e plotë të pronarit të saj, madje duke përfshirë edhe kontekstin social në të cilin është rritur personi.

Ndërkohë, shuma të mëdha parash po shpenzohen për kërkimin e trurit të bazuar në ide dhe premtime të rreme që nuk do të përmbushen. Kështu, Bashkimi Evropian nisi një projekt kërkimor të trurit të njeriut prej 1.3 miliardë dollarë. Autoritetet evropiane besuan se premtimet joshëse të Henry Markram për të krijuar deri në vitin 2023 një simulator funksional të trurit të bazuar në një superkompjuter, i cili do të ndryshonte rrënjësisht qasjen ndaj trajtimit të sëmundjes së Alzheimerit dhe të tjera. sëmundjet dhe i siguroi projektit fonde pothuajse të pakufizuara. Më pak se dy vjet pas nisjes së projektit, ai doli të ishte një dështim dhe Markramit iu kërkua të jepte dorëheqjen.

Njerëzit janë organizma të gjallë, jo kompjuterë. Pranojeni këtë. Ne duhet të vazhdojmë punën e vështirë për të kuptuar veten, por të mos humbim kohë në bagazhe të panevojshme intelektuale. Për gjysmë shekulli ekzistencë, koncepti i OI na ka dhënë vetëm disa zbulime të dobishme. Është koha të klikoni në butonin Fshi.

Robert Epstein është një psikolog i lartë në Institutin Amerikan për Kërkime dhe Teknologji të Sjelljes në Kaliforni. Ai është autor i 15 librave dhe është gjithashtu ish-kryeredaktor i revistës Psychology Today.

1. Truri është analog dhe kompjuterët janë dixhital.

Neuronet janë binare dhe nëse arrijnë nivelin e dëshiruar, atëherë shfaqet një potencial veprimi. Kjo marrëdhënie e thjeshtë me sistemin dixhital "One and Zero" jep një ide krejtësisht të gabuar për proceset vërtet të vazhdueshme jolineare që ndikojnë drejtpërdrejt në funksionimin e rrjetit nervor dhe pajisjeve të tij.

Le të themi vetëm se një nga mënyrat kryesore të transmetimit të të dhënave është shpejtësia me të cilën neuronet fillojnë të ndezin. Kështu, rrjetet e neuroneve mund të aktivizohen në sinkron ose në çrregullim (gjithçka është relative). Kjo lidhje mund të ndikojë në fuqinë e sinjaleve të marra nga rryma e neuroneve. Dhe në fund, brenda secilit prej neuroneve, fillon qarkullimi i kuazi-integruesve, të cilët përbëhen nga zinxhirë jonikë, nga të cilët ka mjaft, dhe potenciale membranore që ndryshojnë rregullisht.

2. Kujtesa asociative - kujtesa e trurit.

Kërkesa për informacion në kompjuter ndodh në një adresë specifike (adresim bajt). Truri përdor një metodë të ndryshme të kërkimit të të dhënave - jo nga adresa, por nga përbërësi i tyre, madje edhe nga pjesa e tyre përfaqësuese. Në fund të fundit, truri ka një lloj "sistemi Google" në të cilin ka vetëm disa fjalë kyçe për të riprodhuar kontekstin e plotë. Natyrisht, diçka e ngjashme mund të riprodhohet në kompjuterë duke indeksuar të gjithë informacionin që ruhet dhe që duhet të ruhet. Në këtë mënyrë do të kryhet kërkimi mbi informacionin përkatës.

3. Kujtesa afatshkurtër dhe RAM nuk janë e njëjta gjë.

Përkundër faktit se shumë psikologë kanë identifikuar ngjashmëri vërtet të dukshme midis RAM-it dhe kujtesës afatshkurtër, analiza më e detajuar tregoi një bollëk dallimesh më domethënëse.

Megjithëse RAM-i dhe memoria afatshkurtër kërkojnë "fuqi", memoria afatshkurtër mund të përmbajë vetëm "referenca" për memorien jo të paqëndrueshme, ndërsa memoria operative përmban informacione që janë të ngjashme në përbërje me atë që gjendet në një hard disk.

Ndryshe nga RAM, memoria afatshkurtër nuk është e kufizuar në madhësi.

4. Përpunimi dhe kujtesa në tru kryhen nga të njëjtat komponentë.

Një kompjuter është në gjendje të përpunojë informacionin nga memorja duke lidhur procesorë dhe më pas t'i shkruajë të dhënat e përpunuara përsëri në memorie. Ky lloj ndarjeje nuk mund të ekzistojë në trurin tonë. Neuronet përpunojnë të dhëna dhe transformojnë sinapset (pika e kontaktit midis dy neuroneve), të cilat janë memoria kryesore. Dhe si pasojë, rikrijimi nga kujtesa i një personi i ndryshon pak ato kujtime.

5. Të gjitha organet i nënshtrohen trurit.

Kjo nuk është më pak e rëndësishme. Në fakt, truri ynë mund të përdorë aftësinë për të kontrolluar të gjitha organet tona. Shumë eksperimente tregojnë se kur shikojmë brendësinë, le të themi dhoma, truri ynë shkarkon kujtesën, pasi kujtesa jonë vizuale është shumë e vogël, dhe falë kësaj, ne mund të riprodhojmë situatën, dhe jo vendndodhjen e saktë të objekteve.

Përveç kësaj, truri është shumë më i madh se absolutisht çdo kompjuter që ekziston sot.

Ideja qendrore e veprave të të famshmit Ray Kurzweil është inteligjenca artificiale, e cila përfundimisht do të dominojë në të gjitha sferat e jetës njerëzore. Në librin e tij të ri, Evolucioni i mendjes, Kurzweil zbulon potencialin e pafund të inxhinierisë së kundërt të trurit të njeriut.

Në të njëjtin artikull, Turing tregoi për një zbulim tjetër të papritur në lidhje me problemet e pazgjidhshme. Problemet e pazgjidhshme janë ato që përshkruhen mirë nga një zgjidhje e vetme (e cila mund të tregohet se ekziston), por (siç mund të tregohet gjithashtu) nuk mund të zgjidhen nga asnjë makinë Turing (domethënë nga asnjë makinë). Ideja e ekzistencës së problemeve të tilla bie thelbësisht në kundërshtim me atë që u formua në fillim të shekullit të 20-të. dogma se të gjitha problemet që mund të formulohen janë të zgjidhshme. Turing tregoi se numri i problemeve të pazgjidhshme nuk është më i vogël se numri i problemeve të zgjidhshme. Në vitin 1931, Kurt Gödel doli në të njëjtin përfundim kur formuloi "teoremën e paplotësisë". Një situatë kaq e çuditshme: ne mund të formulojmë një problem, mund të vërtetojmë se ai ka një zgjidhje unike, por në të njëjtën kohë e dimë se nuk do të mund ta gjejmë kurrë këtë zgjidhje.

Turing tregoi se makinat kompjuterike funksionojnë në një mekanizëm shumë të thjeshtë. Meqenëse makina Turing (dhe, rrjedhimisht, çdo kompjuter) mund të përcaktojë funksionin e saj të mëtejshëm në bazë të rezultateve të mëparshme, ajo është e aftë të marrë vendime dhe të krijojë struktura hierarkike informacioni të çdo kompleksiteti.

Në vitin 1939, Turing ndërtoi kalkulatorin elektronik Bombe, i cili ndihmoi në deshifrimin e mesazheve të shkruara nga gjermanët në makinën koduese Enigma. Deri në vitin 1943, një grup inxhinierësh, me ndihmën e Turingut, kishin përfunduar Kolosin, i referuar ndonjëherë si kompjuteri i parë në histori. Kjo i lejoi aleatët të deshifronin mesazhet e krijuara nga një version më kompleks i Enigma. Makineritë Bombe dhe Colossus u projektuan për një detyrë të vetme dhe nuk mund të riprogramoheshin. Por ata e kryen funksionin e tyre shkëlqyeshëm. Besohet se falë pjesërisht tyre, aleatët ishin në gjendje të parashikonin taktikat e gjermanëve gjatë gjithë luftës, dhe Forcat Ajrore Mbretërore të Britanisë së Madhe në Betejën e Britanisë ishin në gjendje të mposhtnin trefishin e numrit të tyre të forcave. Luftwaffe.

Mbi këtë bazë John von Neumann krijoi kompjuterin e arkitekturës moderne, duke pasqyruar të tretën nga katër idetë më të rëndësishme të teorisë së informacionit. Për gati shtatëdhjetë vjet që nga ajo kohë, bërthama e kësaj makine, e quajtur "makina von Neumann", ka mbetur kryesisht e pandryshuar - si në mikrokontrolluesin në makinën tuaj larëse ashtu edhe në superkompjuterin më të madh. Në një artikull të botuar më 30 qershor 1945, të titulluar "Drafti i parë i Raportit EDVAC", von Neumann përvijoi idetë kryesore që kanë udhëhequr zhvillimin e shkencës kompjuterike që atëherë. Makina von Neumann ka një procesor qendror ku kryhen operacionet aritmetike dhe logjike, një modul memorie që ruan programet dhe të dhënat, memorien masive, një numërues programi dhe kanalet hyrëse/dalëse. Edhe pse artikulli ishte menduar për përdorim të brendshëm si pjesë e projektit, për krijuesit e kompjuterëve ai u bë Bibla. Kjo është se si ndonjëherë një raport rutinë rutinë mund të ndryshojë botën.

Makina Turing nuk ishte projektuar për qëllime praktike. Teoremat e Turing nuk kishin të bënin me efikasitetin e zgjidhjes së problemeve, por përshkruanin gamën e problemeve që teorikisht mund të zgjidheshin me një kompjuter. Në të kundërt, qëllimi i von Neumann ishte të krijonte konceptin e një kompjuteri të vërtetë. Modeli i tij zëvendësoi sistemin Turing me një bit me një sistem shumë-bit (zakonisht një shumëfish i tetë biteve). Një makinë Turing ka një kasetë sekuenciale të memories, kështu që programeve u duhet një kohë shumë e gjatë për të lëvizur shiritin përpara dhe mbrapa për të shkruar dhe marrë rezultatet e ndërmjetme. Në të kundërt, në sistemin von Neumann, memoria aksesohet në mënyrë arbitrare, gjë që ju lejon të merrni menjëherë çdo të dhënë të dëshiruar.

Një nga idetë kryesore të von Neumann është koncepti i një programi të ruajtur, të cilin ai e zhvilloi dhjetë vjet para krijimit të kompjuterit. Thelbi i konceptit është që programi të ruhet në të njëjtën njësi memorie me akses të rastësishëm si të dhënat (dhe shpesh edhe në të njëjtin bllok memorie). Kjo ju lejon të riprogramoni kompjuterin për të zgjidhur probleme të ndryshme dhe për të krijuar kodin vetë-modifikues (në rastin e disqeve të regjistrimit), i cili ofron mundësinë e rekursionit. Deri në atë kohë, pothuajse të gjithë kompjuterët, përfshirë Kolosin, u krijuan për detyra specifike. Koncepti i një programi të ruajtur lejoi që kompjuteri të bëhej një makinë vërtet e gjithanshme, që korrespondon me konceptin e Turing për shkathtësinë e llogaritjes së makinës.

Një veçori tjetër e rëndësishme e makinës von Neumann është se çdo instruksion përmban një kod operativ që përcakton një operacion aritmetik ose logjik dhe adresën e operandit në kujtesën e kompjuterit.

Koncepti i Von Neumann për arkitekturën kompjuterike u pasqyrua në projektin EDVAC, në të cilin ai bashkëpunoi me Presper J. Eckert dhe John Mauchly. Kompjuteri EDVAC nuk filloi të funksiononte deri në vitin 1951, kur tashmë ekzistonin kompjuterë të tjerë të programeve të ruajtura, si Makina e Vogël Eksperimentale e Mançesterit, ENIAC, EDSAC dhe BINAC, të cilët të gjithë u ndikuan nga artikulli i von Neumann dhe me kontributet e Eckert dhe Mauchly. . Von Neumann ishte gjithashtu i përfshirë në disa nga këto makina, duke përfshirë versionin më të fundit të ENIAC, i cili përdorte parimin e programit të ruajtur.

Kompjuteri i arkitekturës von Neumann kishte disa paraardhës, por asnjëri prej tyre - me një përjashtim të papritur - nuk mund të quhet një makinë e vërtetë von Neumann. Në vitin 1944, Howard Aiken lëshoi ​​​​Mark I, i cili mund të riprogramohej në një farë mase, por nuk përdorte një program të ruajtur. Makina lexoi udhëzimet nga karta e grushtuar dhe i ndoqi menjëherë. As në makinë nuk ka pasur kërcime me kusht.

Në vitin 1941, shkencëtari gjerman Konrad Zuse (1910–1995) krijoi kompjuterin Z-3. Ai gjithashtu lexoi programin nga kaseta (në këtë rast, i koduar në kasetë) dhe gjithashtu nuk ekzekutoi kërcime të kushtëzuara. Është interesante se Zuse mori mbështetje financiare nga Instituti Gjerman i Avionëve, i cili përdori këtë kompjuter për të studiuar dridhjen e krahëve të avionit. Megjithatë, propozimi i Zuse për të financuar zëvendësimin e stafetëve me tuba radio nuk u mbështet nga qeveria naziste, e cila e konsideroi zhvillimin e teknologjisë kompjuterike "pa rëndësi ushtarake". Më duket se deri diku ndikoi në përfundimin e luftës.

Në fakt, von Neumann kishte një paraardhës të shkëlqyer dhe ai jetoi njëqind vjet më parë! Matematicieni dhe shpikësi anglez Charles Babbage (1791-1871) përshkroi në 1837 motorin e tij analitik, bazuar në të njëjtat parime si kompjuteri von Neumann, duke përdorur një program të ruajtur të printuar në kartat e punimeve të makinave thurëse jacquard. Makina me akses të rastësishëm kishte 1000 fjalë me 50 shifra dhjetore secila (ekuivalente me rreth 21 kilobajt). Çdo udhëzim përmbante një kod optik dhe një numër operand, ashtu si në gjuhët moderne kompjuterike. Sistemi nuk përdorte kërcime dhe sythe të kushtëzuara, kështu që ishte një makinë e vërtetë von Neumann. Plotësisht mekanike, duket se ka tejkaluar si dizajnin ashtu edhe aftësitë organizative të vetë Babbage. Ai krijoi pjesët e makinës, por nuk e nisi kurrë.

Nuk dihet me siguri nëse pionierët e kompjuterave të shekullit të 20-të, përfshirë von Neumann, dinin për punën e Babbage.

Megjithatë, krijimi i makinës së Babbage shënoi fillimin e zhvillimit të programimit. Shkrimtarja angleze Ada Bajron (1815-1852), kontesha Lovelace, fëmija i vetëm legjitim i poetit Lord Bajron, u bë programuesi i parë në botë. Ajo shkroi programe për motorin analitik të Babbage dhe i korrigjoi ato në kokën e saj (pasi kompjuteri nuk funksionoi kurrë). Tani programuesit e quajnë këtë kontroll të tabelës së praktikës. Ajo përktheu një artikull të matematikanit italian Luigi Menabrea mbi makinën analitike, duke shtuar komente domethënëse dhe duke vënë në dukje se "makina analitike thur modele algjebrike ashtu si një tezgjah jacquard thur lule dhe gjethe". Ndoshta ajo ishte e para që përmendi mundësinë e krijimit të inteligjencës artificiale, por arriti në përfundimin se motori analitik "vetë nuk është në gjendje të dalë me diçka".

Idetë e Babbage duken befasuese duke marrë parasysh epokën në të cilën ai jetoi dhe punoi. Sidoqoftë, nga mesi i shekullit XX. këto ide praktikisht u harruan (dhe u rizbuluan vetëm më vonë). Ishte von Neumann ai që shpiku dhe formuloi parimet kryesore të kompjuterit në formën e tij moderne, dhe jo më kot makina von Neumann vazhdon të konsiderohet modeli kryesor i një makine kompjuterike. Megjithatë, të mos harrojmë se makina von Neumann vazhdimisht shkëmben të dhëna ndërmjet moduleve individuale dhe brenda këtyre moduleve, kështu që nuk mund të krijohej pa teoremat e Shannon-it dhe metodat që ai propozoi për transmetimin dhe ruajtjen e besueshme të informacionit dixhital.

E gjithë kjo na sjell në një ide të katërt të rëndësishme, e cila kapërcen gjetjet e Ada Bajronit për paaftësinë e kompjuterit për të menduar në mënyrë krijuese dhe na lejon të gjejmë algoritmet kryesore të përdorura nga truri, të cilat më pas mund të aplikohen për ta kthyer kompjuterin në tru. Alan Turing e formuloi këtë problem në artikullin e tij të vitit 1950 "Makinat llogaritëse dhe mendja", i cili përshkruan testin e njohur tashmë të Turingut për përcaktimin e afërsisë së AI me inteligjencën njerëzore.

Në vitin 1956, von Neumann filloi përgatitjen e një serie leksionesh për prestigjiozin Silliman Readings në Universitetin Yale. Shkencëtari ishte tashmë i sëmurë me kancer dhe as nuk mund të lexonte leksionet e tij, madje as të përfundonte dorëshkrimin mbi bazën e të cilit u krijuan leksionet. Megjithatë, kjo punë e papërfunduar është një parashikim i shkëlqyer i atij që unë personalisht e perceptoj si projektin më të vështirë dhe më të rëndësishëm në historinë e njerëzimit. Pas vdekjes së shkencëtarit, në vitin 1958, dorëshkrimi u botua me titullin "Kompjuteri dhe truri". Kështu ndodhi që vepra e fundit e një prej matematikanëve më të shkëlqyer të shekullit të kaluar dhe një prej themeluesve të teknologjisë kompjuterike iu kushtua analizës së të menduarit. Ky ishte studimi i parë serioz i trurit të njeriut nga këndvështrimi i një matematikani dhe shkencëtari kompjuterik. Përpara von Neumann-it, teknologjia kompjuterike dhe neuroshkenca ishin dy ishuj të veçantë pa urë ndërmjet tyre.

Von Neumann e fillon historinë duke përshkruar ngjashmëritë dhe ndryshimet midis kompjuterëve dhe trurit të njeriut. Nisur nga epoka në të cilën u krijua kjo vepër, duket çuditërisht e saktë. Shkencëtari vëren se sinjali dalës i neuronit është dixhital - aksoni ose është i ngacmuar ose mbetet në qetësi. Në atë kohë, nuk ishte aspak e qartë se përpunimi i sinjalit të daljes mund të bëhej në një mënyrë analoge. Përpunimi i sinjalit në dendritet që çojnë në neuron dhe në trupin e neuronit është analog, dhe von Neumann e përshkroi këtë situatë duke përdorur një shumë të ponderuar të sinjaleve hyrëse me një vlerë pragu.

Ky model i funksionimit neuronal çoi në zhvillimin e koneksionizmit dhe në përdorimin e këtij parimi për të krijuar si programe harduerike ashtu edhe kompjuterike. (Siç e përshkrova në kapitullin e mëparshëm, sistemi i parë i tillë, programi për IBM 704, u krijua nga Frank Rosenblatt i Universitetit Cornell në vitin 1957, pikërisht pasi dorëshkrimi i leksioneve të von Neumann u bë i disponueshëm.) Tani kemi modele më komplekse duke përshkruar kombinime të sinjaleve hyrëse të neuroneve, por ideja e përgjithshme e përpunimit të sinjalit analog duke ndryshuar përqendrimin e neurotransmetuesve është ende e saktë.

Bazuar në konceptin e universalitetit të llogaritjes kompjuterike, von Neumann arriti në përfundimin se edhe me ndryshimin në dukje radikal në arkitekturën dhe njësitë strukturore të trurit dhe kompjuterit, duke përdorur makinën von Neumann, ne mund të simulojmë proceset që ndodhin në truri. Megjithatë, postulati i kundërt nuk është i vërtetë, pasi truri nuk është një makinë von Neumann dhe nuk ka një program të ruajtur (edhe pse ne mund të simulojmë një makinë shumë të thjeshtë Turing në kokën tonë). Algoritmet ose metodat për funksionimin e trurit përcaktohen nga struktura e tij. Von Neumann arriti në përfundimin se neuronet mund të mësojnë modele të përshtatshme bazuar në sinjalet hyrëse. Sidoqoftë, në kohën e von Neumann-it nuk dihej që të mësuarit ndodh gjithashtu duke krijuar dhe thyer kontaktet midis neuroneve.

Von Neumann gjithashtu theksoi se shpejtësia e përpunimit të informacionit nga neuronet është shumë e ulët - në rendin e qindra llogaritjeve në sekondë, por truri e kompenson këtë duke përpunuar njëkohësisht informacionin në shumë neurone. Ky është një tjetër zbulim i dukshëm, por shumë i rëndësishëm. Von Neumann argumentoi se të 10 10 neuronet në tru (ky vlerësim është gjithashtu mjaft i saktë: sipas koncepteve të sotme, truri përmban nga 10 10 deri në 10 11 neurone) përpunojnë sinjale në të njëjtën kohë. Për më tepër, të gjitha kontaktet (mesatarisht nga 10 3 në 10 4 për secilin neuron) llogariten njëkohësisht.

Duke pasur parasysh nivelin primitiv të neuroshkencës në atë kohë, vlerësimet dhe përshkrimet e von Neumann të funksionit neuronal janë çuditërisht të sakta. Sidoqoftë, nuk mund të pajtohem me një aspekt të punës së tij, domethënë me idenë e sasisë së kujtesës në tru. Ai besonte se truri kujton çdo sinjal për jetën. Von Neumann vlerësoi jetëgjatësinë mesatare të një personi në 60 vjet, që është afërsisht 2 x 10 9 sekonda. Nëse çdo neuron merr rreth 14 sinjale në një sekondë (që në fakt është tre renditje më të ulët se vlera e vërtetë), dhe ka 10 10 neurone në tru në total, rezulton se kapaciteti i kujtesës së trurit është rreth 10. 20 bit. Siç shkrova më lart, ne kujtojmë vetëm një pjesë të vogël të mendimeve dhe përvojave tona, por edhe këto kujtime ruhen jo si informacione bitale të një niveli të ulët kompleksiteti (si në video), por më tepër si një sekuencë imazhesh të një më të lartë. urdhëroj.

Ndërsa von Neumann përshkruan çdo mekanizëm në funksionin e trurit, ai tregon njëkohësisht se si një kompjuter modern mund të kryejë të njëjtin funksion, pavarësisht ndryshimit të dukshëm midis trurit dhe kompjuterit. Mekanizmat analogë të veprimit të trurit mund të simulohen duke përdorur mekanizma dixhitalë, pasi llogaritjet dixhitale janë të afta të simulojnë vlerat analoge me çdo shkallë saktësie (dhe saktësia e transmetimit të informacionit analog në tru është mjaft e ulët). Është gjithashtu e mundur të simulohet paralelizmi masiv në funksionin e trurit, duke pasur parasysh epërsinë e madhe të kompjuterëve në shpejtësinë e llogaritjes serike (kjo epërsi është intensifikuar që nga ditët e von Neumann). Përveç kësaj, ne mund të kryejmë përpunim paralel të sinjalit në kompjuterë duke përdorur makinat von Neumann që funksionojnë paralelisht - kështu funksionojnë superkompjuterët modernë.

Duke pasur parasysh aftësinë e njerëzve për të marrë vendime të shpejta me një shpejtësi kaq të ulët të neuroneve, von Neumann arriti në përfundimin se funksionet e trurit nuk mund të përdorin algoritme të gjata sekuenciale. Kur lojtari i tretë bazë merr topin dhe vendos ta hedhë atë në bazën e parë dhe jo në bazën e dytë, ai e merr këtë vendim në një fraksion të sekondës - gjatë kësaj kohe, çdo neuron mezi ka kohë për të përfunduar disa cikle zjarri. Von Neumann arrin në përfundimin logjik se aftësia e jashtëzakonshme e trurit është për shkak të faktit se të 100 miliardë neuronet mund të përpunojnë informacionin në të njëjtën kohë. Siç e theksova më lart, korteksi vizual bën përfundime komplekse në tre ose katër cikle të ndezjes së neuroneve.

Është plasticiteti i madh i trurit që na lejon të mësojmë. Sidoqoftë, kompjuteri është shumë më fleksibël - metodat e tij mund të ndryshohen plotësisht duke ndryshuar softuerin. Kështu, një kompjuter mund të simulojë një tru, por e kundërta nuk është e vërtetë.

Kur von Neumann krahasoi aftësitë e aktivitetit masiv paralel të trurit me kompjuterët e paktë të ditës, dukej qartë se truri kishte memorie dhe shpejtësi shumë më të madhe. Sot, superkompjuteri i parë është ndërtuar tashmë, sipas vlerësimeve më konservatore, i cili plotëson kërkesat funksionale që nevojiten për të simuluar funksionet e trurit të njeriut (rreth 10 16 operacione në sekondë). (Për mendimin tim, kompjuterët e këtij kapaciteti në fillim të viteve 2020 do të kushtojnë rreth 1000 dollarë.) Për sa i përket memories, ne kemi shkuar edhe më tej. Puna e Von Neumann-it u shfaq në fillim të epokës kompjuterike, por shkencëtari ishte i bindur se në një moment do të ishim në gjendje të krijonim kompjuterë dhe programe kompjuterike që mund të imitonin trurin e njeriut; prandaj përgatiti ligjëratat e tij.

Von Neumann ishte thellësisht i bindur për përshpejtimin e progresit dhe ndikimin e tij të rëndësishëm në jetën e njerëzve në të ardhmen. Një vit pas vdekjes së von Neumann-it, në vitin 1957, kolegu i tij, matematikani Stan Yulam citoi von Neumann-in të thoshte në fillim të viteve 1950 se “çdo përshpejtim i përparimit teknologjik dhe ndryshim në stilin e jetës së njerëzve krijon përshtypjen se një singularitet i madh në histori po afrohet. raca, jashtë së cilës veprimtaria njerëzore siç e njohim sot nuk mund të vazhdojë më”. Ky është përdorimi i parë i njohur i fjalës "singularitet" për të përshkruar përparimin teknologjik të njerëzimit.

Vështrimi më i rëndësishëm i Von Neumann ishte gjetja e ngjashmërive midis kompjuterëve dhe trurit. Vini re se pjesë e inteligjencës njerëzore është inteligjenca emocionale. Nëse supozimi i von Neumann është i saktë dhe nëse jeni dakord me deklaratën time se një sistem jobiologjik që riprodhon në mënyrë të kënaqshme inteligjencën (emocionale dhe të tjera) të një personi të gjallë ka vetëdije (shih kapitullin tjetër), do të duhet të konkludojmë se midis një kompjuteri ( me softueri i duhur) dhe i ndërgjegjshëm ka një ngjashmëri të qartë në të menduarit. Pra, kishte të drejtë von Neumann?

Shumica e kompjuterëve modernë janë makina plotësisht dixhitale, ndërsa truri i njeriut përdor teknika dixhitale dhe analoge. Sidoqoftë, teknikat analoge riprodhohen lehtësisht në mënyrë dixhitale me çdo shkallë saktësie. Shkencëtari amerikan i kompjuterave Carver Mead (lindur në 1934) tregoi se metodat analoge të trurit mund të riprodhohen drejtpërdrejt në silikon dhe e zbatoi këtë në formën e të ashtuquajturave çipa neuromorfike. Mead tregoi se kjo qasje mund të jetë mijëra herë më efikase sesa simulimi dixhital i teknikave analoge. Kur bëhet fjalë për kodimin e algoritmeve të tepërta të neo-korteksit, mund të ketë kuptim të përfitoni nga ideja e Mead. Një ekip hulumtues i IBM i udhëhequr nga Dharmendra Modhi po përdor çipa që imitojnë neuronet dhe kontaktet e tyre, duke përfshirë aftësinë e tyre për të krijuar kontakte të reja. Një nga çipat, i quajtur SyNAPSE, modulon drejtpërdrejt 256 neurone dhe rreth një çerek milioni lidhje sinaptike. Qëllimi i projektit është të simulojë një neokorteks, të përbërë nga 10 miliardë neurone dhe 100 trilion kontakte (ekuivalente me trurin e njeriut), duke përdorur vetëm një kilovat energji.

Më shumë se pesëdhjetë vjet më parë, von Neumann vuri re se proceset në tru janë jashtëzakonisht të ngadalta, por ndryshojnë në paralelizëm masiv. Qarqet moderne dixhitale funksionojnë të paktën 10 milionë herë më shpejt se çelësat elektrokimikë në tru. Përkundrazi, të gjitha 300 milionë modulet njohëse të korteksit cerebral veprojnë njëkohësisht dhe një kuadrilion kontakte ndërmjet neuroneve mund të aktivizohen në të njëjtën kohë. Rrjedhimisht, për të krijuar kompjuterë që mund të imitojnë në mënyrë adekuate trurin e njeriut, kërkohet një sasi e përshtatshme memorie dhe performanca llogaritëse. Nuk ka nevojë të kopjoni drejtpërdrejt arkitekturën e trurit - kjo është një metodë shumë joefektive dhe jofleksibile.

Cilët duhet të jenë kompjuterët përkatës? Shumë projekte kërkimore fokusohen në modelimin e të mësuarit hierarkik dhe njohjen e modelit që ndodh në neokorteks. Unë vetë jam i angazhuar në studime të ngjashme duke përdorur modele hierarkike të fshehura Markov. Sipas vlerësimeve të mia, duhen rreth 3000 llogaritje për të simuluar një cikël njohjeje në një modul njohjeje të neokorteksit biologjik. Shumica e simulimeve bazohen në shumë më pak llogaritje. Nëse supozojmë se truri kryen rreth 10 2 (100) cikle njohjeje në sekondë, marrim numrin total prej 3 x 10 5 (300 mijë) llogaritje në sekondë për një modul njohjeje. Nëse e shumëzojmë këtë numër me numrin total të moduleve të njohjes (3 x 10 8 (300 milionë, sipas vlerësimeve të mia)), marrim 10 14 (100 trilion) llogaritje në sekondë. Përafërsisht të njëjtin kuptim e jap në librin "Singulariteti është tashmë afër". Unë parashikoj që një simulim funksional i trurit kërkon një shpejtësi prej 10 14 deri në 10 16 llogaritje në sekondë. Sipas vlerësimeve të Hans Moravek, bazuar në ekstrapolimin e të dhënave për përpunimin fillestar të sinjaleve vizuale në të gjithë trurin, kjo vlerë është 10 14 llogaritje për sekondë, që përkon me llogaritjet e mia.

Makinat standarde moderne mund të funksionojnë me shpejtësi deri në 10 10 llogaritje në sekondë, por me ndihmën e burimeve cloud, performanca e tyre mund të rritet ndjeshëm. Superkompjuteri më i shpejtë, kompjuteri japonez K, tashmë ka arritur një shpejtësi prej 10 16 llogaritje në sekondë. Duke marrë parasysh tepricën masive të algoritmeve të neokorteksit, rezultate të mira mund të arrihen duke përdorur çipa neuromorfikë, si në teknologjinë SvNAPSE.

Për sa i përket kërkesave për memorie, na duhen rreth 30 bit (afërsisht 4 bajt) për çdo pin me një nga 300 milionë modulet njohëse. Nëse disponohen mesatarisht tetë sinjale për çdo modul njohjeje, marrim 32 bajt për modul njohjeje. Duke marrë parasysh që pesha e çdo sinjali hyrës është një bajt, marrim 40 bajt. Shtoni 32 bajt për kunjat e rrjedhës së poshtme - dhe marrim 72 bajtë. Vini re se prania e pirunëve në rrjedhën e sipërme dhe të poshtme çon në faktin se numri i sinjaleve është shumë më tepër se tetë, edhe nëse marrim parasysh se shumë module njohjeje përdorin një sistem të përbashkët lidhjesh shumë të degëzuar. Për shembull, qindra module njohjeje mund të marrin pjesë në njohjen e shkronjës "p". Kjo do të thotë se mijëra module njohjeje të nivelit tjetër janë të përfshirë në njohjen e fjalëve dhe frazave që përmbajnë shkronjën "p". Megjithatë, çdo modul përgjegjës për njohjen e "p" nuk e përsërit këtë pemë të lidhjeve që ushqejnë të gjitha nivelet e njohjes së fjalëve dhe frazave me "p", të gjitha këto module kanë një pemë të përbashkët lidhjesh.

Sa më sipër është gjithashtu e vërtetë për sinjalet e rrjedhës së poshtme: moduli përgjegjës për njohjen e fjalës mollë do të informojë të gjithë njëmijë modulet më poshtë që janë përgjegjës për njohjen e "e" se imazhi "e" pritet nëse "a", "p", "p" janë njohur tashmë "Dhe" l ". Kjo pemë lidhëse nuk përsëritet për çdo modul të njohjes së fjalëve ose frazave që dëshiron të informojë modulet e nivelit më të ulët se pritet një model "e". Kjo pemë është e zakonshme. Për këtë arsye, mesatarja e vlerësuar e tetë sinjaleve lart dhe tetë sinjale në rrjedhën e poshtme për çdo modul njohjeje është mjaft e arsyeshme. Por edhe nëse e rrisim këtë vlerë, nuk do ta ndryshojë shumë rezultatin përfundimtar.

Pra, duke marrë parasysh 3 x 10 8 (300 milion) module njohëse dhe 72 bajt memorie për secilin, marrim se sasia totale e memories duhet të jetë rreth 2 x 10 10 (20 miliardë) bajte. Dhe kjo është një vlerë shumë modeste. Një memorie e tillë zotërohet nga kompjuterët e zakonshëm modernë.

Ne kemi kryer të gjitha këto llogaritje për një vlerësim të përafërt të parametrave. Duke marrë parasysh që qarqet dixhitale janë rreth 10 milionë herë më të shpejta se rrjetet e neuroneve në korteksin biologjik, nuk kemi nevojë të riprodhojmë paralelizëm masiv në trurin e njeriut - përpunimi paralel shumë i moderuar (krahasuar me një paralelizëm të triliontë në tru) do të jetë i mjaftueshëm. . Kështu, parametrat e kërkuar llogaritës janë mjaft të arritshëm. Aftësia e neuroneve në tru për t'u rilidhur (mos harroni se dendritet po krijojnë vazhdimisht sinapse të reja) gjithashtu mund të simulohet duke përdorur softuerin e duhur, pasi programet kompjuterike janë shumë më plastike sesa sistemet biologjike, të cilat, siç e pamë, janë mbresëlënëse, por kanë kufijtë.

Teprica e trurit, e nevojshme për të marrë rezultate të pandryshueshme, sigurisht që mund të riprodhohet në një version kompjuterik. Parimet matematikore të optimizimit të sistemeve të tilla vetëorganizuese të të mësuarit hierarkik janë mjaft të qarta. Organizimi i trurit është larg nga optimali. Por nuk duhet të jetë optimale - duhet të jetë mjaft e mirë për të lejuar krijimin e mjeteve për të kompensuar kufizimet e veta.

Një kufizim tjetër i neokorteksit është se nuk ka asnjë mekanizëm në të që eliminon ose të paktën vlerëson të dhënat kontradiktore; Kjo shpjegon pjesërisht jologjikitetin shumë të zakonshëm të arsyetimit njerëzor. Për të zgjidhur këtë problem, ne kemi një aftësi shumë të dobët që quhet mendim kritik por njerëzit e përdorin atë shumë më rrallë sesa duhet. Në një kompjuter nova, mund të parashikohet një proces që identifikon të dhënat kontradiktore për rishikim të mëvonshëm.

Është e rëndësishme të theksohet se ndërtimi i një seksioni të tërë të trurit është më i lehtë për t'u realizuar sesa ndërtimi i një neuroni të vetëm. Siç është përmendur tashmë, në një nivel më të lartë të hierarkisë, modelet shpesh thjeshtohen (këtu mund të shihni analogjinë me një kompjuter). Për të kuptuar se si funksionon një transistor, duhet të kuptoni në detaje fizikën e materialeve gjysmëpërçuese dhe funksionet e një tranzitori real përshkruhen me ekuacione komplekse. Një qark dixhital që shumëzon dy numra përmban qindra transistorë, por mjaftojnë një ose dy formula për të krijuar një model të një qarku të tillë. Një kompjuter i tërë me miliarda tranzistorë mund të modelohet me një grup udhëzimesh dhe një përshkrim të një regjistri mbi disa faqe teksti duke përdorur disa formula. Programet për sistemet operative, përpiluesit e gjuhëve ose asamblerët janë mjaft komplekse, por modelimi i një programi privat (për shembull, një program për njohjen e gjuhës bazuar në modelet e fshehura hierarkike Markov) gjithashtu zbret në disa faqe formulash. Dhe askund në programe të tilla nuk do të gjeni një përshkrim të detajuar të vetive fizike të gjysmëpërçuesve apo edhe të arkitekturës kompjuterike.

Një parim i ngjashëm vlen për modelimin e trurit. Një modul i veçantë i njohjes neokortikale që zbulon disa imazhe vizuale të pandryshueshme (për shembull, fytyrat), filtron frekuencat audio (duke kufizuar sinjalin e hyrjes në një gamë të caktuar frekuence) ose vlerëson afërsinë kohore të dy ngjarjeve, mund të përshkruhet duke përdorur shumë më pak detaje specifike. se ato reale.ndërveprimet fizike dhe kimike që kontrollojnë funksionet e neurotransmetuesve, kanaleve jonike dhe elementëve të tjerë të neuroneve të përfshirë në transmetimin e impulseve nervore. Ndërsa të gjitha këto detaje duhet të konsiderohen me kujdes përpara se të kaloni në nivelin tjetër të kompleksitetit, shumë mund të thjeshtohen kur modeloni parimet e funksionimit të trurit.

Protezat që kontrollohen nga fuqia e të menduarit, komunikimi i drejtpërdrejtë me kompjuterët pa ndihmën e muskujve, dhe në terma afatgjatë - një trup artificial për një person të paralizuar dhe trajnimi i funksioneve njohëse - të menduarit, kujtesës dhe vëmendjes. E gjithë kjo tashmë është jashtë sferës së fantashkencës. Tashmë ka ardhur koha për neuroshkencat, thotë Sergej Shishkin, kandidat i shkencave biologjike, kreu i departamentit të teknologjive neurokognitive në Institutin Kurchatov. Ai foli për rezultatet më të fundit të hulumtimit të trurit në Qendrën Edukative Sirius. “Lenta.ru” jep tezat kryesore të fjalimit të tij.

Hapat e parë në terra incognita

Rezultatet e hulumtimit fizik qëndrojnë në themel të gjithçkaje që na rrethon. Çfarëdo që të shohim - ndërtesat, rrobat, kompjuterët, telefonat inteligjentë - e gjithë kjo është disi e lidhur me teknologjitë e bazuara në ligjet e fizikës. Por kontributi i shkencës së trurit në jetën tonë është pakrahasueshëm më i vogël.

Pse? Deri kohët e fundit, neuroshkenca ka evoluar shumë ngadalë. Në mesin e shekullit të 19-të, ata sapo filluan të kuptojnë se truri përbëhet nga qeliza nervore - neurone, por atëherë ishte jashtëzakonisht e vështirë për t'i parë dhe izoluar ato. Studiuesit modernë kanë gjetur mënyra për të studiuar neuronet më thellë dhe për të vëzhguar punën e tyre - për shembull, ata injektojnë ngjyra fluoreshente që shkëlqejnë kur qeliza aktivizohet.

Metodat e reja bëjnë të mundur vëzhgimin e funksionimit të trurit të njeriut pa operacion duke përdorur teknologjinë e rezonancës magnetike bërthamore. Ne fillojmë të kuptojmë më mirë strukturën e trurit dhe të krijojmë teknologji të reja bazuar në këtë njohuri. Një nga më mbresëlënësit është ndërfaqja tru-kompjuter.

Ndërfaqja tru-kompjuter

Kjo teknologji ju lejon të kontrolloni një kompjuter me fuqinë e mendimit, më saktë quhet "teknologji për transmetimin e komandave nga truri në një kompjuter pa ndihmën e muskujve dhe nervave periferikë" (ky është përkufizimi i miratuar në literaturën shkencore) . Qëllimi kryesor i ndërfaqeve tru-kompjuter është të ndihmojë njerëzit me aftësi të kufizuara, veçanërisht ata njerëz që nuk kanë muskuj ose sistemin e tyre të kontrollit. Kjo mund të jetë për arsye të ndryshme - për shembull, një aksident automobilistik kur palca kurrizore e një personi ndërpritet.

A ka nevojë një person i shëndetshëm për një kanal shtesë komunikimi me një kompjuter? Disa shkencëtarë besojnë se një ndërfaqe e tillë mund të përshpejtojë shumë punën me pajisjet informatike, sepse një person nuk do të "ngadalësohet" nga duart e tij: ai do të dërgojë drejtpërdrejt informacion në një kompjuter. Ekziston edhe një supozim më realist: me ndihmën e këtyre ndërfaqeve, ju mund të stërvitni funksionet njohëse të trurit - të menduarit, kujtesën, vëmendjen ... Si mund të mos mbani mend filmin "Lonmower", ku personazhi kryesor "pompoi truri i tij me ndihmën e realitetit virtual, kështu që ai në fakt u bë një supernjeri.

Në zemër të këtyre dëshirave është ëndrra për të zgjeruar aftësitë e trurit. Kjo është e kuptueshme: ne jemi pothuajse gjithmonë të pakënaqur me mundësitë që kemi. Ëndrra për të zgjeruar aftësitë e trurit u tregon shkencëtarëve një drejtim pune në dukje fantastike, por gjithnjë e më reale: të përpiqen të lidhin trurin dhe kompjuterin sa më afër që të jetë e mundur. Në fund të fundit, programet kompjuterike kanë një pengesë të madhe - pothuajse gjithçka në to është e ndërtuar mbi rregulla strikte, dhe intuita e një personi funksionon, megjithëse ai nuk mund të llogarisë opsionet pothuajse menjëherë. Pra, ky lloj kombinimi i pikave të forta të trurit dhe kompjuterit do të ishte shumë i dobishëm.

Detyra praktike

Por para së gjithash, neuroshkencat përballen me detyra mjaft praktike. Për shembull, ndihmoni njerëzit me një sëmundje të quajtur skleroza anësore amiotrofike. Ka pak pacientë me një diagnozë të tillë, por kjo është një sëmundje shumë e rëndë. Pacienti mund të mendojë mjaft normalisht dhe të perceptojë informacione nga bota e jashtme, por nuk është në gjendje të lëvizë dhe madje të thotë diçka. Fatkeqësisht, për sa kohë kjo sëmundje mbetet e pashërueshme, dhe pacientët deri në fund të jetës së tyre nuk mund të komunikojnë me të tjerët.

Përpjekjet e para për të krijuar një ndërfaqe truri-kompjuter u bënë në vitet 1960, por interesi serioz për këtë teknologji u ngrit vetëm pasi shkencëtari gjerman Niels Birbaumer dhe kolegët e tij zhvilluan një të ashtuquajtur "pajisje për transmetimin e mendimit" në fund të viteve 1990 dhe filluan. për të mësuar përdorimin e tij pacientët e paralizuar.

Disa pacientë, falë kësaj pajisjeje, mundën të komunikonin me të afërmit dhe studiuesit. Njëri prej tyre shkroi një letër të madhe me ndihmën e një "pajisje për transmetimin e mendimit", në të cilën ai përshkruante se si shkruante letra. Ky tekst, të cilin pacienti e shkroi për gjashtë muaj, u botua në një nga revistat shkencore.

Puna me sistemin Birbaumer nuk mund të quhet e thjeshtë. Së pari, pacienti duhet të zgjedhë një nga gjysmat e alfabetit të shfaqur në ekran, duke ndryshuar potencialet elektrike që vijnë nga truri pozitivisht ose negativisht. Kështu, ai mendërisht thotë "po" ose "jo". Potenciali elektrik regjistrohet drejtpërdrejt në sipërfaqen e kokës, futet në kompjuter dhe kompjuteri përcakton se cila nga gjysmat e alfabetit duhet të zgjidhet. Pastaj personi shkon më thellë në alfabet dhe zgjedh një shkronjë specifike. Është e papërshtatshme dhe kërkon shumë kohë, por metoda nuk kërkon implantimin e elektrodave në tru.

Metodat invazive, në të cilat elektroda futen direkt në tru, janë më të suksesshme. Shtysë për zhvillimin e këtij drejtimi e dha lufta në Irak. Shumë ushtarakë pastaj u bënë të paaftë dhe shkencëtarët amerikanë u përpoqën të kuptonin se si, duke përdorur ndërfaqen tru-kompjuter, njerëz të tillë mund të kontrollonin protezat mekanike. Eksperimentet e para u kryen te majmunët dhe më pas elektrodat u implantuan te njerëzit e paralizuar. Si rezultat, personi ishte në gjendje të merrte pjesë aktive në procesin e zotërimit të teknikës së menaxhimit të protezës.

Në vitin 2012, ekipi i Andrew Schwartz me bazë në Pittsburgh stërviti një grua të paralizuar për të kontrolluar një krah mekanik aq saktë sa ajo ishte në gjendje të merrte objekte të ndryshme me të dhe madje të shtrëngonte duart me drejtuesin e një programi të njohur televiziv. Vërtetë, jo të gjitha lëvizjet u kryen pa të meta, por, sigurisht, sistemi po përmirësohet.

Si arritët ta bëni këtë? U zhvillua një qasje që ju lejon të përcaktoni drejtimin e dëshiruar të lëvizjes në fluturim duke përdorur sinjale të koduara në neurone. Për ta bërë këtë, elektroda të vogla duhet të implantohen në korteksin motorik të trurit - ato heqin sinjalet nga neuronet që transmetohen në një kompjuter.

Menjëherë lind pyetja: nëse një person lëviz një krah mekanik, a është e mundur të bëhet një dyshe mekanike - një avatar që do të riprodhojë të gjitha lëvizjet e një personi? Një trup i tillë mekanik do të kontrollohet përmes një ndërfaqe truri-kompjuter. Ka shumë fantazi në këtë pikë, ndonjëherë shkencëtarët madje japin disa plane reale. Deri më tani, ekspertët seriozë e konsiderojnë këtë si trillim, por në të ardhmen e largët kjo është e mundur.

Kontrolli i shikimit

Në laboratorin e teknologjive njohëse "Instituti Kurchatov" tani ata po punojnë jo vetëm në ndërfaqet "tru - kompjuter", por edhe "sy - tru - kompjuter". Në mënyrë të rreptë, kjo nuk është në të vërtetë një ndërfaqe tru-kompjuter, sepse përdor muskujt e syrit. Kontrolli duke regjistruar drejtimin e shikimit është gjithashtu shumë i rëndësishëm, pasi ka persona me aftësi të kufizuara me dëmtime motorike, muskujt e syrit të të cilëve vazhdojnë të funksionojnë. Ka sisteme të gatshme me të cilat një person mund të shtypë tekstin me një shikim.

Megjithatë, problemet lindin jashtë detyrës së shtypjes. Për shembull, është e vështirë të mësosh ndërfaqen që të mos lëshojë komanda kur një person shikon një buton kontrolli vetëm sepse ai është duke menduar dhe e ka ndalur shikimin.

Për të zgjidhur këtë problem, Instituti Kurchatov vendosi të krijojë një teknologji të kombinuar. Pjesëmarrësit në eksperimente luajnë një lojë kompjuterike, duke bërë lëvizje vetëm me ndihmën e vonesave të shkurtra të shikimit. Gjatë kësaj kohe, studiuesit regjistrojnë sinjale elektrike nga truri i tyre në sipërfaqen e kokës.

Doli se kur një pjesëmarrës në eksperiment e mban shikimin për të bërë një lëvizje, në sinjalet e trurit të tij shfaqen shënues të veçantë, të cilët nuk ekzistojnë kur vështrimi mbahet ashtu. Në bazë të këtyre vëzhgimeve krijohet ndërfaqja “sy – tru – kompjuter”. Përdoruesi i tij do të duhet vetëm të shikojë një buton ose lidhje në ekranin e kompjuterit, të dëshirojë të klikojë mbi të, - sistemi do ta njohë këtë dëshirë dhe klikimi do të ndodhë vetë.

Në të ardhmen, do të shfaqen metoda të reja që do të lejojnë lidhjen e trurit me një kompjuter pa përdorur operacione të rrezikshme dhe shumë të shtrenjta. Tani jemi dëshmitarë të shfaqjes së këtyre teknologjive dhe së shpejti do të jemi në gjendje t'i provojmë ato.