Život v digitálním světě: jak je počítačová technologie zabudována do mozku?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-16 16:00

Náš mozek je uzpůsoben pro život v jeskyni, a ne pro zpracování nepřetržitých toků informací – studie ukazují, že se ve svém evolučním vývoji zastavil před 40–50 tisíci lety. Psychofyziolog Alexander Kaplan ve své přednášce „Kontakt s mozkem: realita a fantazie“řekl, jak dlouho bude člověk schopen zvládat život v podmínkách obrovských dálnic, pohybů po planetě a nekonečných incomingů a také to, jak my sami můžeme opravit nebo vše zkazit pomocí umělé inteligence …

Představte si situaci: člověk přijde do obchodu, vybere si croissant, dá ho pokladníkovi. Ukazuje to jinému pokladníkovi a ptá se: "Co je to?" Odpoví: "40265". Pokladní už je jedno, jak se rohlík jmenuje, důležité je, aby to bylo „40265“, protože počítač v pokladně vnímá čísla, nikoli názvy buchet. Postupně se vše vrhá do digitálního světa: žijeme vedle výpočetní techniky, která chápe fyzické předměty jako digitální, a jsme nuceni se přizpůsobovat. Blíží se éra internetu věcí, kdy budou všechny fyzické předměty prezentovány v digitální podobě a internet se stane vlastníkem v naší lednici. Vše se bude točit přes čísla. Problém je ale v tom, že intenzita informačních toků je už pro naše uši a oči příliš velká.

Nedávno byla vyvinuta metoda, jak přesně určit počet nervových buněk v mozku. Dříve se věřilo, že jich je 100 miliard, ale to je velmi přibližné číslo, protože měření byla provedena ne zcela správnou metodou: vzali malý kousek mozku, pod mikroskopem spočítali počet nervových buněk v něm, který byl následně vynásoben celkovým objemem. V novém experimentu se v mixéru míchala homogenní hmota mozku a spočítala se jádra nervových buněk a jelikož je tato hmota homogenní, lze výsledné množství vynásobit celkovým objemem. Vyšlo to na 86 miliard. Podle těchto výpočtů má například myš 71 milionů nervových buněk a krysa 200. Opice mají asi 8 miliard nervových buněk, to znamená, že rozdíl oproti člověku je 80 miliard. Proč byl pohyb u zvířat progresivní a proč byl rozchod s člověkem tak ostrý? Co můžeme dělat, co opice nemohou?

Nejmodernější procesor má dvě až tři miliardy operačních jednotek. Člověk má 86 miliard pouze nervových buněk, které nejsou totožné s operační jednotkou: každá z nich má 10-15 tisíc kontaktů s jinými buňkami a právě v těchto kontaktech je vyřešena otázka přenosu signálu, jako v operačním jednotky tranzistorů. Pokud těchto 10-15 tisíc vynásobíte 86 miliardami, dostanete milion miliard kontaktů – tolik operačních jednotek v lidském mozku je.

Sloní mozek váží čtyři kilogramy (přinejlepším jeden a půl lidského) a obsahuje 260 miliard nervových buněk. Od opice nás dělí 80 miliard a slon je od nás dvakrát tak daleko. Ukazuje se, že počet buněk nekoreluje s intelektuálním vývojem? Nebo šli sloni jinou cestou a my jim prostě nerozumíme?

Fakt je, že slon je velký, má spoustu svalů. Svaly jsou tvořeny vlákny o velikosti člověka nebo myši, a jelikož je slon mnohem větší než člověk, má více svalových vláken. Svaly jsou řízeny nervovými buňkami: jejich procesy se přizpůsobí každému svalovému vláknu. V souladu s tím slon potřebuje více nervových buněk, protože má více svalové hmoty: z 260 miliard sloních nervových buněk je 255 nebo 258 miliard odpovědných za svalovou kontrolu. Téměř všechny jeho nervové buňky se nacházejí v mozečku, který zabírá téměř polovinu mozku, protože právě tam se všechny tyto pohyby počítají. Ve skutečnosti se 86 miliard lidských nervových buněk nachází také v mozečku, ale v kůře je jich stále podstatně více: ne dvě nebo tři miliardy jako slon, ale 15, takže náš mozek má nezměrně více kontaktů než sloni. Z hlediska složitosti neuronové sítě lidé výrazně předběhli zvířata. Člověk vítězí kombinačními schopnostmi, to je bohatství mozkové hmoty.

Mozek je velmi složitý. Pro srovnání: lidský genom se skládá ze tří miliard párových prvků zodpovědných za kódování. Kódy v něm jsou ale úplně jiné, takže mozek nelze s genomem srovnávat. Vezměme si nejjednoduššího tvora – amébu. Potřebuje 689 miliard párů kódujících prvků – nukleotidů. V ruštině je 33 kódovacích prvků, ale lze z nich vytvořit 16 tisíc slov Puškinova slovníku nebo několik set tisíc slov jazyka jako celku. Vše závisí na tom, jak jsou informace samotné poskládány, jaký je kód, jak je kompaktní. Je zřejmé, že améba to udělala extrémně nehospodárně, protože se objevila na úsvitu evoluce.

Problém mozku je v tom, že je to normální biologický orgán. Je evolučně vytvořen, aby se živý tvor přizpůsobil svému prostředí. Ve skutečnosti se mozek ve svém evolučním vývoji zastavil před 40-50 tisíci lety. Výzkum ukazuje, že kromaňonský člověk již měl vlastnosti, které má moderní člověk. Byly mu k dispozici všechny druhy práce: sbírání materiálů, lov, výuka mládeže, stříhání a šití. Následně měl všechny základní funkce – paměť, pozornost, myšlení. Mozek se neměl kam vyvíjet z jednoduchého důvodu: člověk se stal natolik inteligentním, že byl schopen upravit podmínky prostředí tak, aby vyhovovaly jeho tělu. Zbytek zvířat musel změnit své tělo kvůli podmínkám prostředí, což trvá stovky tisíc a miliony let, ale my jsme si za pouhých 50 tisíc změnili životní prostředí úplně sami.

Mozek byl doživotně uvězněn v jeskyni. Je připraven na moderní paláce a informační toky? Nepravděpodobné. Přesto je příroda ekonomická, zostří zvíře na stanoviště, ve kterém se nachází. Prostředí člověka se samozřejmě měnilo, ale jeho podstata se měnila jen málo. Navzdory dramatickým změnám, ke kterým došlo od starověku, zůstala mechanika prostředí v rutinním smyslu stejná. Jak se změnila aktivita konstruktérů vyrábějících raketu místo Žiguli? Samozřejmě je tu rozdíl, ale smysl díla je stejný. Nyní se prostředí zásadně změnilo: obrovské dálnice, nekonečné telefonní hovory, a to vše se stalo za pouhých 15–35 let. Jak si s tímto prostředím poradí jeskynně vyleštěný mozek? Multimédia, obrovská, nedostatečná rychlost toku informací, nová situace s pohyby po planetě. Hrozí, že mozek už takovou zátěž nevydrží?

Existuje studie výskytu lidí od roku 1989 do roku 2011. Za posledních 20 let se úmrtnost na kardiovaskulární a onkologická onemocnění snížila, ale za stejnou dobu prudce narůstá počet neurologických poruch (problémy s pamětí, úzkosti). Neurologická onemocnění se stále dají vysvětlit problémy s chováním, ale stejně rychle roste počet psychických chorob, které se zároveň stávají chronickými. Tyto statistiky jsou signálem, že si mozek už neví rady. Snad to neplatí pro každého: někdo chodí na přednášky, čte knihy, někoho zajímá všechno. Ale rodíme se jiní, takže něčí mozek je díky genetickým variacím lépe připraven. Podíl lidí s neurologickými onemocněními se stává velmi významným, a to naznačuje, že se proces ubírá špatným směrem. Třetí tisíciletí je pro nás výzvou. Do zóny jsme vstoupili, když mozek začal vysílat signály, že prostředí, které jsme vytvořili, pro něj není užitečné. Stalo se to složitější, než co nám mozek může poskytnout z hlediska adaptace. Zásoba nástrojů nabroušených pro jeskyni se začala vyčerpávat.

Jedním z umělých faktorů, které tlačí na lidský mozek, je, že mnohá rozhodnutí jsou nyní spojena s pravděpodobností vážné chyby, a to značně komplikuje výpočty. Dříve bylo vše, co jsme se učili, snadno automatizováno: jednou jsme se naučili jezdit na kole a pak se o to mozek nestaral. Nyní existují procesy, které nejsou automatizované: musí být neustále monitorovány. To znamená, že musíme buď zavolat sanitku, nebo se vrátit do jeskyní.

Jaké progresivnější způsoby řešení tohoto problému máme? Možná se vyplatí zkombinovat s umělou inteligencí, která tok zpřesní: snižte rychlost tam, kde je příliš vysoká, vyřaďte ze zorného pole informace, které jsou momentálně zbytečné. Automatické ovladače, které pro nás mohou připravovat informace, jsou podobné primárním technikám vaření: žvýkají je, aby je bylo možné konzumovat bez plýtvání energií. Když muž začal vařit jídlo na ohni, došlo k velmi velkému průlomu. Čelisti se zmenšily a v hlavě zbylo místo pro mozek. Možná nadešel čas rozebrat informace kolem nás. Ale kdo to udělá? Jak spojit umělou inteligenci a přirozenou inteligenci? A zde se objevuje takový koncept jako neurální rozhraní. Poskytuje přímý kontakt mozku s výpočetním systémem a stává se analogem vaření jídla na ohni pro tuto fázi evoluce. V takovém triu budeme moci existovat dalších 100-200 let.

Jak to implementovat? Umělá inteligence ve svém obvyklém smyslu téměř neexistuje. Vysoce inteligentní šachová hra, ve které člověk nikdy neporazí počítač, se podobá soutěži ve vzpírání s bagrem a nejde o tranzistory, ale o program k tomu napsaný. To znamená, že programátoři jednoduše napsali algoritmus, který poskytuje konkrétní odpověď na konkrétní krok: neexistuje žádná umělá inteligence, která by sama věděla, co dělat. Šachy jsou hra s konečným počtem scénářů, které lze vyjmenovat. Na šachovnici je ale deset smysluplných pozic do 120. stupně. To je více než počet atomů ve vesmíru (deset na 80.). Šachové programy jsou vyčerpávající. To znamená, že si zapamatují všechny mistrovské a velmistrovské hry, a to jsou již velmi malá čísla pro výčet. Člověk provede tah, počítač během sekund vybere všechny hry s tímto tahem a sleduje je. S informacemi o již odehraných hrách můžete vždy hrát optimální hru, a to je čistý podvod. Na žádném šampionátu si šachista nebude moci vzít s sebou notebook, aby viděl, jakou hru kdo a jak hrál. A stroj má 517 notebooků.

Existují hry s neúplnými informacemi. Například poker je psychologická hra založená na blafování. Jak bude hrát stroj proti člověku v situaci, kterou nelze plně spočítat? Nedávno však napsali program, který si s tím dokonale poradí. Tajemství je příliš mnoho. Stroj si hraje sám se sebou. Za 70 dní odehrála několik miliard her a nasbírala zkušenosti, které daleko převyšují všechny hráče. S tímto druhem zavazadel můžete předvídat výsledky svých tahů. Nyní vozy dosáhly 57 %, což je na vítězství téměř v každém případě docela dost. Člověk má štěstí asi jednou z tisíce her.

Nejúžasnější hrou, kterou nelze unést žádnou hrubou silou, je jít. Pokud je počet možných pozic v šachu deset až 120. mocnina, pak je jich deset ve 250. nebo 320., podle toho, jak počítáte. To je astronomický kombinatorismus. Proto je každá nová hra v Go jedinečná: rozmanitost je příliš velká. Je nemožné opakovat hru - a to ani obecně. Variabilita je tak vysoká, že hra téměř vždy sleduje jedinečný scénář. Ale v roce 2016 začal program Alpha Go porážet člověka a předtím si také hrál sám se sebou. 1200 procesorů, 30 milionů paměťových pozic, 160 tisíc lidských dávek. Žádný živý hráč nemá takové zkušenosti, kapacitu paměti a rychlost reakce.

Téměř všichni odborníci se domnívají, že umělá inteligence je ještě hodně daleko. Přišli ale s takovým konceptem jako „slabá umělá inteligence“– to jsou systémy pro automatizované inteligentní rozhodování. Některá rozhodnutí za člověka nyní může dělat stroj. Jsou podobné lidským, ale jsou přijímány, stejně jako v šachu, nikoli intelektuální prací. Jak ale náš mozek dělá intelektuální rozhodnutí, když je stroj mnohem silnější jak v paměti, tak v rychlosti? Lidský mozek se také skládá z mnoha prvků, které se rozhodují na základě zkušeností. To znamená, že se ukazuje, že neexistuje žádná přirozená inteligence, že jsme také chodící výpočetní systémy, jen náš program napsal sám?

Fermatův teorém byl dlouho jen domněnkou. Po 350 let se to nejprominentnější matematici snažili analyticky dokázat, tedy sestavit program, který nakonec krok za krokem logickým způsobem prokáže, že tento předpoklad je pravdivý. Perelman považoval za své celoživotní dílo dokázat Poincarého větu. Jak byly tyto teorémy prokázány? Poincaré a Perelman neměli v hlavě žádná analytická řešení, existovaly pouze domněnky. Který z nich je génius? Za génia lze považovat toho, kdo vytvořil teorém: navrhl něco, k čemu neměl žádný analytický přístup. Kde vzal tento správný předpoklad? Nepřišel k němu hrubou silou: Fermat měl jen několik možností, jako Poincaré, zatímco v konkrétní záležitosti existoval pouze jeden předpoklad. Fyzik Richard Feynman dospěl k závěru, že téměř v žádném případě nebyl velký objev učiněn analyticky. jak potom? Feynman odpovídá: "Uhodli to."

Co znamená "hádat"? K existenci nám nestačí vidět, co je, a rozhodovat se na základě těchto informací. Je nutné uložit do paměti něco, na co se později bude hodit odkaz. Ale tato fáze nestačí k manévrování ve složitém světě. A pokud evoluce vybírá jedince ke stále jemnějšímu přizpůsobování se prostředí, pak se v mozku musí rodit stále jemnější mechanismy, aby bylo možné toto prostředí předvídat, vypočítat důsledky. Exemplář si hraje se světem. Postupně vznikla mozková funkce, která umožňuje budovat dynamické modely vnější reality, mentální modely fyzického světa. Tato funkce se přizpůsobila evolučnímu výběru a začala se vybírat.

V lidském mozku se zřejmě vyvinul velmi kvalitní mentální model prostředí. Dokonale předpovídá svět i tam, kde jsme nebyli. Ale protože svět kolem nás je integrální a vše je v něm propojeno, měl by model toto propojení zachytit a umět předpovědět, co nebylo. Člověk získal zcela unikátní příležitost, která ho v evoluční řadě ostře odlišovala: dokázal reprodukovat budoucnost v neuronech svého mozku pomocí modelů prostředí. Není třeba utíkat za mamutem, je třeba přijít na to, kam poběží. K tomu je v hlavě model s dynamickými charakteristikami mamuta, krajiny, zvířecích zvyků. Kognitivní psychologie trvá na tom, že pracujeme s modely. Zde se utratí 80 miliard neuronů: obsahují je. Model světa matematiky, světa matematických abstrakcí je velmi rozmanitý a naznačuje, jak by se měla zaplnit ta či ona mezera, která dosud nebyla promyšlena. Z tohoto modelu vychází domněnka, stejně jako intuice.

Proč opice nemohou pracovat na plnohodnotných modelech fyzického světa? Na Zemi totiž existují o stovky milionů let déle než lidé. Opice nejsou schopny sbírat informace o světě kolem sebe. V jakých jednotkách to popíšou? Zvířata dosud nevyvinula metodu pro kompaktní a systematické modelování vnějších informací v mozku s možností je operovat. Osoba má takovou metodu as ohledem na nejmenší detaily. Je to jazyk. Pomocí jazyka jsme pomocí pojmů označili všechna nejmenší zrnka písku na tomto světě. Tak jsme přesadili fyzický svět do toho mentálního. To jsou jména, která v mentálním světě kolují bez jakékoli hmoty. Vypisováním adres pomocí složitých mozkových struktur, jako při programování v počítači, získáváme zkušenosti s komunikací se světem. Mezi pojmy vznikají souvislosti. Každý koncept má příznaky, kterým můžete přiřadit další významy. Tak roste velký systém, který funguje asociativně a ořezává zbytečné hodnoty pomocí adres. Takovou mechaniku musí podporovat velmi složitá síťová struktura.

Naše myšlení je založeno na dohadech. Nepotřebujeme počítat variace šachových figurek – máme dynamický model šachové hry, který říká, kam se máme pohybovat. Tento model je solidní, má také zkušenosti z mistrovských her, ale je lepší, protože předpovídá trochu dopředu. Automat si pamatuje jen to, co je, náš model je dynamický, lze jej spustit a hrát dopředu.

Je tedy možné zkombinovat mozek a umělou inteligenci, i když omezenou a omezenou v právech, aby kreativní úkoly zůstaly na člověku a paměť a rychlost - na stroji? Ve Spojených státech je devět milionů truckerů. Právě teď je lze nahradit automatizovanými rozhodovacími systémy: všechny tratě jsou velmi přehledně označeny, na dráze jsou dokonce tlaková čidla. Řidiče ale ze sociálních důvodů nenahrazují počítače, a to je případ různých odvětví. Existuje také nebezpečí, že systém bude jednat v rozporu se zájmy dané osoby a bude nadřazovat ekonomické výhody. Takové situace budou samozřejmě naprogramovány, ale nelze předvídat vše. Lidé dříve nebo později spadnou do služby, stroje je využijí. Z člověka zůstane jen mozek schopný kreativních řešení. A nemusí to být kvůli spiknutí strojů. Sami se můžeme do podobné situace dostat tím, že naprogramujeme stroje tak, aby při plnění úkolů, které jsme si stanovili, nebraly ohled na lidské zájmy.

Elon Musk přišel s tahem: člověk bude chodit s batohem s výpočetním výkonem, na který se mozek otočí podle potřeby. Ale aby bylo možné přiřadit určité úkoly strojům, je nutný přímý kontakt s mozkem. Z mozku do batohu povede kabel, nebo se auto zašije pod kůži. Potom bude člověku plně poskytnuta transcendentální paměť a rychlost. Toto elektronické zařízení se nebude vydávat za člověka v historii, ale pro zaměstnavatele si člověk rozšíří své možnosti. Kamionista si bude moci dovolit spát v autě: bude ho řídit intelekt, který v kritické chvíli probudí mozek.

Jak se napojit na mozek? Máme všechny technické prostředky. Navíc s takovými elektrodami již ze zdravotních důvodů chodí statisíce lidí. K detekci ohniska epileptického záchvatu a k jeho zastavení jsou instalovány přístroje, které zaznamenávají elektrickou aktivitu mozku. Jakmile elektrody zaznamenají známky útoku v hipokampu, zastaví jej. V USA jsou laboratoře, kde se taková zařízení implantují: kost se otevře a do kortexu se vloží dlaha s elektrodami o jeden a půl milimetru až do jejího středu. Poté se nainstaluje další matrice, k ní se přiblíží tyč, stiskne se tlačítko a ta prudce, s velkým zrychlením, narazí na matrici tak, že se dostane do kůry o jeden a půl milimetru. Poté se odstraní všechna nepotřebná zařízení, kost se sešije a zůstane jen malý konektor. Speciální manipulátor, kódující elektronickou aktivitu mozku, umožňuje člověku ovládat například robotickou ruku. Ale to se trénuje velmi obtížně: člověku trvá několik let, než se naučí takové předměty ovládat.

Proč se elektrody implantují do motorického kortexu? Pokud motorická kůra ovládá ruku, znamená to, že odtud potřebujete přijímat příkazy, které ovládají manipulátor. Ale tyto neurony jsou zvyklé ovládat ruku, jejíž zařízení se zásadně liší od manipulátoru. Profesor Richard Anderson přišel s nápadem implantovat elektrody do oblasti, kde se rodí akční plán, ale ovladače pro ovládání pohybových pohonů ještě nebyly vyvinuty. Implantoval neurony do parietální oblasti, na průsečík sluchové, zrakové a motorické části. Vědcům se dokonce podařilo dosáhnout obousměrného kontaktu s mozkem: bylo vyvinuto kovové rameno, na které byly instalovány senzory stimulující mozek. Mozek se naučil rozlišovat mezi stimulací každého prstu zvlášť.

Dalším způsobem je neinvazivní spojení, kdy jsou elektrody umístěny na povrchu hlavy: to, co kliniky nazývají elektroencefalogram. Vznikne mřížka elektrod, ve které každá elektroda obsahuje mikroobvod, zesilovač. Síť může být drátová nebo bezdrátová; informace jdou přímo do počítače. Člověk vyvíjí duševní úsilí, změny v potenciálech jeho mozku jsou sledovány, klasifikovány a dešifrovány. Po rozpoznání a klasifikaci jsou informace přiváděny do příslušných zařízení - manipulátorů.

Dalším krokem je socializace pacientů s poruchami motoriky a řeči. V projektu Neurochat je před pacienta umístěna matrice s písmeny. Jeho sloupce a řádky jsou zvýrazněny, a pokud výběr padne na řádek, který člověk potřebuje, elektroencefalogram přečte trochu jinou reakci. Totéž se stane s kolonou a písmeno, které osoba potřebuje, se najde na křižovatce. Spolehlivost systému je v tuto chvíli 95 %. Bylo nutné dbát na to, aby se pacient jednoduše připojil k internetu a vykonával jakékoli úkoly, takže do matice přibyla nejen písmena, ale i ikony označující určité příkazy. Nedávno byl postaven most mezi Moskvou a Los Angeles: pacienti z místních klinik mohli navázat kontakt prostřednictvím korespondence.

Nejnovějším vývojem v oblasti kontaktů s mozkem jsou neurosymbiotické shluky, které jsou řízeny nikoli písmeny, ale paměťovými buňkami stroje. Pokud vezmeme osm buněk, nebo jeden bajt, tak s takovým kontaktem můžeme vybrat jednu z buněk a zapsat tam jednotku informace. Komunikujeme tedy s počítačem a zapisujeme do něj stejné „40265“. Buňky obsahují jak hodnoty, které je třeba provozovat, tak postupy, které je třeba na tyto buňky aplikovat. Takže - aniž byste napadli mozek, ale z jeho povrchu - můžete ovládat počítač. Materiáloví vědci přišli s velmi tenkým drátem, pět mikronů, izolovaným po celé délce a do jeho uzlů byly umístěny senzory elektrického potenciálu. Drát je velmi elastický: lze jej hodit přes předmět s jakýmkoliv reliéfem a sbírat tak elektrické pole z jakéhokoli sebemenšího povrchu. Tuto síťovinu lze smíchat s gelem, vložit směs do injekční stříkačky a vstříknout do hlavy myši, kde se narovná a usadí se mezi laloky mozku. Ale směs se nemůže dostat do samotného mozku, takže nový nápad je vstříknout síťku do mozku, když se teprve začíná tvořit, v embryonální fázi. Pak bude ve hmotě mozku a začnou jím prorůstat buňky. Získáme tak obrněný mozek s kabelem. Takový mozek dokáže rychle přijít na to, ve které oblasti je potřeba změnit potenciál počítače pro vykonávání určitých úkolů nebo zápis informací do jeho buněk, protože s elektrodami interaguje již od narození. A toto je úplný kontakt.