Kiedy będzie możliwe przesłanie mojego mózgu do komputera?

Guillaume Thierry

Kiedy będzie możliwe przesłanie mojego mózgu do komputera?

Wpis jest tłumaczeniem artykułu „When will I be able to upload my brain to a computer?”, autor: Guillaume ThierryThe Conversation, 09-07-2022.
Na licencji Creative Commons; tłumaczenie Arkadiusz Polak; zdjęcie Aideal HwaUnsplash.

PYTANIE OD CZYTELNIKA: Mam 59 lat i cieszę się dość dobrym zdrowiem. Czy to możliwe, że będę żył wystarczająco długo, aby mój mózg znalazł się w komputerze? Richard Dixon.

Często wyobrażamy sobie, że ludzka świadomość jest tak prosta, jak wejście i wyjście sygnałów elektrycznych w sieci jednostek przetwarzających – a więc porównywalna do komputera. Rzeczywistość jest jednak o wiele bardziej skomplikowana. Po pierwsze, tak naprawdę nie wiemy, ile informacji może pomieścić ludzki mózg.

Dwa lata temu zespół z Allen Institute for Brain Science w Seattle (USA) odwzorował trójwymiarową strukturę wszystkich neuronów (komórek mózgowych) znajdujących się w jednym milimetrze sześciennym mózgu myszy, co uznano za niezwykłe osiągnięcie.

W tym maleńkim sześcianie tkanki mózgowej, wielkości ziarnka piasku, badacze naliczyli ponad 100 000 neuronów i ponad miliard połączeń między nimi. Udało im się zapisać odpowiednie informacje na komputerach, w tym kształt i konfigurację każdego neuronu i połączenia, co wymagało dwóch petabajtów, czyli dwóch milionów gigabajtów pamięci. Aby tego dokonać, ich zautomatyzowane mikroskopy musiały zbierać 100 milionów obrazów z 25 000 wycinków maleńkiej próbki w sposób ciągły przez kilka miesięcy.

Jeśli tyle potrzeba, aby w jednym milimetrze sześciennym mózgu myszy przechować pełną fizyczną informację o neuronach i ich połączeniach, to można sobie wyobrazić, że zebranie tych informacji z ludzkiego mózgu nie będzie spacerkiem po parku.

Pozyskiwanie i przechowywanie danych nie jest jednak jedynym wyzwaniem. Aby komputer mógł upodobnić się do sposobu działania mózgu, musiałby mieć dostęp do wszystkich przechowywanych informacji w bardzo krótkim czasie: informacje musiałyby być przechowywane w pamięci RAM (random access memory), a nie na tradycyjnych dyskach twardych. Gdybyśmy jednak próbowali przechowywać taką ilość danych, jaką zebrali badacze, w pamięci RAM komputera, zajęłaby ona 12,5 razy więcej miejsca niż pojemność największego komputera jednopamięciowego (komputera, którego konstrukcja opiera się na pamięci, a nie na przetwarzaniu danych), jaki kiedykolwiek zbudowano.

Ludzki mózg zawiera około 100 miliardów neuronów (tyle jest gwiazd, które można by policzyć w Drodze Mlecznej) – milion razy więcej niż w milimetrze sześciennym mózgu myszy. Szacowana liczba połączeń jest oszałamiająca i wynosi dziesięć do potęgi 15. To znaczy dziesięć, po których następuje 15 zer – liczba porównywalna z pojedynczymi ziarnami zawartymi w dwumetrowej warstwie piasku na plaży o długości 1 km.

Kwestia przestrzeni

Skoro nie wiemy nawet, ile informacji może pomieścić ludzki mózg, można sobie wyobrazić, jak trudno byłoby przenieść je do komputera. Trzeba by najpierw przetłumaczyć te informacje na kod, który komputer mógłby odczytać i wykorzystać po ich zapisaniu. Jakikolwiek błąd w tym procesie okazałby się prawdopodobnie śmiertelny.

Prosta zasada przechowywania informacji mówi, że zanim zaczniesz, musisz się upewnić, że masz wystarczająco dużo miejsca, aby przechować wszystkie informacje, które chcesz przenieść. W przeciwnym razie musiałbyś dokładnie znać kolejność ważności przechowywanych informacji i sposób ich uporządkowania, co w przypadku danych dotyczących mózgu jest dalekie od prawdy.

Jeśli nie wiadomo, ile informacji trzeba przechowywać, może zabraknąć miejsca przed zakończeniem transferu, co może oznaczać, że ciąg informacji może być uszkodzony lub niemożliwy do wykorzystania przez komputer. Ponadto wszystkie dane musiałyby być przechowywane w co najmniej dwóch (jeśli nie trzech) kopiach, aby zapobiec katastrofalnym skutkom ewentualnej utraty danych.

To tylko jeden problem. Jeśli zwracaliście uwagę, gdy opisywałem niezwykłe osiągnięcie naukowców, którym udało się w pełni zapisać trójwymiarową strukturę sieci neuronów w maleńkim kawałku mózgu myszy, to wiecie, że dokonano tego na podstawie 25 000 (niezwykle cienkich) plasterków tkanki.

Tę samą technikę trzeba by zastosować do mózgu, ponieważ ze skanów mózgu można uzyskać tylko bardzo ogólne informacje. Informacje w mózgu są przechowywane w każdym szczególe jego fizycznej struktury połączeń między neuronami: ich wielkości i kształcie, a także liczbie i lokalizacji połączeń między nimi. Ale czy zgodzilibyście się, aby wasz mózg został pocięty w ten sposób?

Nawet jeśli zgodzilibyście się na pokrojenie Waszego mózgu na bardzo cienkie plasterki, jest bardzo mało prawdopodobne, aby cała objętość Waszego mózgu mogła zostać pocięta z wystarczającą precyzją i prawidłowo „złożona”. Mózg człowieka ma objętość około 1,26 miliona milimetrów sześciennych.

Jeśli jeszcze nie zniechęciłem Cię do tej procedury, zastanów się, co się stanie, gdy weźmiesz pod uwagę czas.

Kwestia czasu

Po śmierci nasze mózgi szybko ulegają poważnym zmianom, zarówno chemicznym, jak i strukturalnym. Kiedy neurony umierają, szybko tracą zdolność do komunikacji, a ich właściwości strukturalne i funkcjonalne szybko ulegają zmianie – co oznacza, że nie wykazują już tych samych właściwości, które wykazywały za życia. Jednak jeszcze większym problemem jest fakt, że nasz mózg się starzeje.

Od 20. roku życia tracimy 85 000 neuronów dziennie. Nie należy się jednak (zbytnio) martwić – tracimy głównie neurony, które nie znalazły zastosowania, nie zostały wezwane do zaangażowania się w przetwarzanie informacji. Uruchamia to program samozniszczenia (zwany apoptozą). Innymi słowy, każdego dnia zabija się kilkadziesiąt tysięcy naszych neuronów. Inne neurony umierają z powodu wyczerpania lub infekcji.

Nie jest to jednak zbyt wielki problem, ponieważ w wieku 20 lat mamy prawie 100 miliardów neuronów, a przy takim tempie wymierania w wieku 80 lat tracimy zaledwie 2-3% naszych neuronów. A jeśli nie zachorujemy na chorobę neurodegeneracyjną, nasz mózg może w tym wieku nadal reprezentować styl myślenia, który towarzyszy nam przez całe życie. Ale jaki jest odpowiedni wiek, aby zatrzymać, zeskanować i przechowywać dane?

Czy wolelibyśmy przechowywać umysł 80-latka czy 20-latka? Próba przechowywania umysłu zbyt wcześnie spowodowałaby utratę wielu wspomnień i doświadczeń, które mogłyby nas później zdefiniować. Z kolei zbyt późna próba przeniesienia danych do komputera wiązałaby się z ryzykiem przechowania umysłu z demencją, który nie do końca „działa” tak dobrze.

Tak więc, biorąc pod uwagę, że nie wiemy, ile pamięci jest potrzebne, że nie mamy nadziei na znalezienie czasu i środków, by w całości odwzorować trójwymiarową strukturę całego ludzkiego mózgu, że musielibyśmy pociąć Cię na miliony maleńkich kostek i plasterków, i że w zasadzie niemożliwe jest podjęcie decyzji, kiedy dokonać transferu, mam nadzieję, że teraz jesteś przekonany, że prawdopodobnie nie będzie to możliwe przez dłuższy czas, jeśli w ogóle. A gdyby tak było, to pewnie nie chcielibyście iść w tym kierunku. Ale na wypadek, gdybyś nadal czuł pokusę, będę kontynuował.

Pytanie o to, jak

Być może największym problemem jest to, że nawet gdyby udało nam się dokonać niemożliwego i pokonać wiele przeszkód, o których była mowa, nadal niewiele wiemy o mechanizmach leżących u podstaw naszych działań. Wyobraźmy sobie, że udało nam się zrekonstruować kompletną strukturę stu miliardów neuronów w mózgu Richarda Dixona wraz z każdym z połączeń między nimi i że udało nam się przechować i przenieść tę astronomiczną ilość danych do komputera w trzech kopiach. Nawet gdybyśmy mogli uzyskać dostęp do tych informacji na żądanie i natychmiast, to i tak stanęlibyśmy przed wielką niewiadomą: jak to działa?

Po pytaniu „co” (jakie informacje tam są?) i „kiedy” (kiedy byłby odpowiedni moment na transfer?), najtrudniejsze jest pytanie „jak”. Nie bądźmy zbyt radykalni. Pewne rzeczy już wiemy. Wiemy, że neurony komunikują się ze sobą za pomocą lokalnych zmian elektrycznych, które wędrują w dół ich głównych rozszerzeń (dendrytów i aksonów). Mogą one być przekazywane z jednego neuronu do drugiego bezpośrednio lub przez powierzchnie wymiany zwane synapsami.

W synapsie sygnały elektryczne są przekształcane w sygnały chemiczne, które mogą aktywować lub dezaktywować następny neuron w kolejce, w zależności od rodzaju cząsteczek (zwanych neuromediatorami). Rozumiemy wiele zasad rządzących takim przekazywaniem informacji, ale nie potrafimy ich rozszyfrować, patrząc na strukturę neuronów i ich połączeń.

Aby dowiedzieć się, jakie typy połączeń występują między dwoma neuronami, musimy zastosować techniki molekularne i badania genetyczne. Oznacza to ponowne utrwalenie i pocięcie tkanki na cienkie plasterki. Często wiąże się to także z technikami barwienia, a cięcie musi być z nimi kompatybilne. Niekoniecznie jest to jednak zgodne z cięciem potrzebnym do rekonstrukcji struktury trójwymiarowej.

Stoisz więc przed wyborem jeszcze trudniejszym niż określenie najlepszego momentu w życiu na rezygnację z istnienia. Musisz wybrać między strukturą a funkcją – trójwymiarową architekturą mózgu a jego działaniem na poziomie komórkowym. Dzieje się tak dlatego, że nie istnieje żadna znana metoda jednoczesnego zbierania obu rodzajów informacji. A przy okazji, nie żebym chciał rozdmuchiwać i tak już poważny dramat, ale sposób komunikowania się neuronów to jeszcze jedna warstwa informacji, co oznacza, że potrzebujemy znacznie więcej pamięci niż niepoliczalna ilość, którą wcześniej przewidywano.

Tak więc możliwość przesłania informacji zawartych w mózgach do komputerów jest bardzo odległa i może na zawsze pozostać poza zasięgiem. Być może powinienem na tym poprzestać, ale tego nie zrobię. Jest bowiem jeszcze więcej do powiedzenia. Pozwól, że w zamian zadam Ci pytanie, Richardzie: dlaczego chciałbyś umieścić swój mózg w komputerze?

Czy nasze umysły to coś więcej niż suma ich (biologicznych) części?

Być może będę miał dla Ciebie użyteczną, aczkolwiek nieoczekiwaną odpowiedź. Założę, że chciałbyś przenieść swój umysł do komputera w nadziei na istnienie po zakończeniu życia, że chciałbyś nadal istnieć wewnątrz maszyny, gdy twoje ciało nie będzie już w stanie realizować twojego umysłu w żywym mózgu.

Jeśli jednak ta hipoteza jest słuszna, to muszę się jej sprzeciwić. Wyobrażając sobie, że wszystkie wymienione powyżej niemożliwe rzeczy zostały pewnego dnia rozwiązane i twój mózg mógłby zostać dosłownie „skopiowany” do komputera – umożliwiając pełną symulację funkcjonowania twojego mózgu – w momencie, w którym zdecydowałbyś się na przeniesienie, Richard Dixon przestałby istnieć. Obraz umysłu przeniesiony do komputera nie byłby zatem bardziej żywy niż komputer, w którym się znajduje.

Jest tak dlatego, że istoty żywe, takie jak ludzie i zwierzęta, istnieją, ponieważ są żywe. Może Ci się wydawać, że właśnie stwierdziłem coś zupełnie trywialnego, graniczącego z głupotą, ale jeśli się nad tym zastanowić, to jest w tym coś więcej, niż się wydaje. Żywy umysł otrzymuje informacje ze świata za pośrednictwem zmysłów. Jest on połączony z ciałem, które odczuwa na podstawie wrażeń fizycznych. Skutkuje to fizycznymi objawami, takimi jak zmiany tętna, oddechu i pocenia się, które z kolei mogą być odczuwane i przyczyniają się do wewnętrznych doświadczeń. Jak by to działało w przypadku komputera bez ciała?

Wszystkie te dane wejściowe i wyjściowe raczej nie są łatwe do zamodelowania, zwłaszcza jeśli skopiowany umysł jest odizolowany i nie ma systemu, który wyczuwałby otoczenie i działał w odpowiedzi na dane wejściowe. Mózg płynnie i nieustannie integruje sygnały ze wszystkich zmysłów w celu wytworzenia wewnętrznych reprezentacji, dokonuje przewidywań dotyczących tych reprezentacji i ostatecznie tworzy świadomą świadomość (nasze poczucie, że żyjemy i jesteśmy sobą) w sposób, który wciąż jest dla nas całkowitą tajemnicą.

Bez interakcji ze światem, choćby najbardziej subtelnej i nieświadomej, jak umysł mógłby funkcjonować choćby przez minutę? I jak mógłby się rozwijać i zmieniać? Jeśli umysł, sztuczny czy nie, nie ma wejścia ani wyjścia, to jest pozbawiony życia, tak jak martwy mózg.

Innymi słowy, po dokonaniu wszystkich omówionych wcześniej poświęceń, przeniesienie twojego mózgu do komputera zupełnie nie pomogłoby w utrzymaniu twojego umysłu przy życiu. Możesz odpowiedzieć, że wtedy zażądałbyś ulepszenia i poprosiłbyś o przeniesienie Twojego umysłu do zaawansowanego robota wyposażonego w szereg czujników zdolnych widzieć, słyszeć, dotykać, a nawet wąchać i smakować świat (dlaczego nie?) i że ten robot byłby w stanie działać, poruszać się i mówić (dlaczego nie?).

Ale nawet wtedy jest teoretycznie i praktycznie niemożliwe, aby wymagane czujniki i systemy motoryczne dostarczały wrażeń i wytwarzały działania identyczne lub nawet porównywalne z tymi, które dostarcza i wytwarza nasze obecne ciało biologiczne. Oczy nie są zwykłymi kamerami, uszy nie są zwykłymi mikrofonami, a dotyk to nie tylko szacowanie siły nacisku. Na przykład oczy nie tylko przekazują kontrasty świetlne i kolory, ale wkrótce po dotarciu do mózgu informacje z nich pochodzące są łączone w celu zakodowania głębi (odległości między obiektami) – a nie wiemy jeszcze, w jaki sposób.

Wynika z tego, że przeniesiony umysł nie miałby możliwości odnoszenia się do świata tak, jak czyni to obecnie żyjący umysł. A w jaki sposób mielibyśmy podłączyć sztuczne czujniki do cyfrowej kopii (żywego) umysłu? Co z niebezpieczeństwem włamania? Albo awarią sprzętu?

A więc nie, nie i nie. Starałem się przedstawić Ci moje (naukowo uzasadnione) stanowisko w tej sprawie i chociaż ja mówię stanowcze „nie”, mam nadzieję, że pomogłem Ci złagodzić pragnienie, aby Twój mózg został kiedykolwiek umieszczony w komputerze.

Życzę Ci długiego i zdrowego życia, Richard, ponieważ to właśnie tam Twój umysł będzie istniał i rozwijał się tak długo, jak długo będzie realizowany przez Twój mózg. Niech przynosi Ci radość i marzenia – coś, czego androidy nigdy nie będą miały.

The Conversation

Ten artykuł jest częścią serii Life’s Big Questions
Seria The Conversation, wydawana wspólnie z BBC Future, stara się odpowiedzieć na nurtujące naszych czytelników pytania dotyczące życia, miłości, śmierci i wszechświata. Współpracujemy z profesjonalnymi naukowcami, którzy poświęcili swoje życie odkrywaniu nowych perspektyw na pytania, które kształtują nasze życie.

Więcej informacji na ten temat znajdziecie w artykułach:

Guillaume Thierry

Pasjonuje mnie ludzki umysł i to, w jaki sposób nadaje on sens otaczającemu nas światu. Moje badania poświęcone są zrozumieniu, w jaki sposób świadomie lub nieświadomie tworzymy pojęcia, jak nimi manipulujemy, za pomocą języka lub niewerbalnie, jak się uczymy, zapamiętujemy, zapominamy i wyobrażamy sobie. W mojej pracy praktycznej staram się inspirować jednostki do osiągania wyższych stanów świadomości świata i samych siebie. Dzielę się prawdziwymi historiami i tworzę fikcyjne, aby pobudzić wyobraźnię innych i zaprosić wszystkich na ścieżkę prowadzącą do wyższych poziomów wglądu, zrozumienia i radości.

W szczególności wykorzystuję psychologię eksperymentalną i elektroencefalografię do badania rozumienia języka w modalnościach słuchowej i wzrokowej, a głównie przetwarzania znaczeń przez ludzki mózg. Zajmowałem się wieloma zagadnieniami, takimi jak dysocjacje werbalne i niewerbalne, rozpoznawanie obiektów wizualnych, percepcja kolorów, funkcjonalna asymetria mózgowa, interakcje język-emocje, rozwój języka, dysleksja rozwojowa i dwujęzyczność. Od 2005 roku otrzymywałam fundusze z BBSRC, ESRC, AHRC, European Research Council i British Academy na badania nad integracją znaczenia u niemowląt i dorosłych na poziomie leksykalnym, syntaktycznym i pojęciowym, z wykorzystaniem pomiarów behawioralnych, potencjałów mózgowych związanych z wydarzeniami, eye-trackingu i neuroobrazowania funkcjonalnego, z uwzględnieniem różnic między modalnościami sensorycznymi, różnymi językami u osób dwujęzycznych i systemami kodowania (werbalny/niewerbalny).

Obecnie skupiam się głównie na relatywności językowej i filozoficznym pytaniu o wolność umysłową.

Type at least 1 character to search
Słuchaj
Obserwuj
Twitter:

Czy przetworzony mocz zwiększy produkcję żywności, a sztuczna fotosynteza zmieni sposób uprawy roślin? Opowiem również jak kosmici nie skontaktowali się z ziemianami, czy żółwie są nieśmiertelne oraz o kolejnej konsekwencji zmian klimatycznych.
https://www.youtube.com/watch?v=mPVwLEAWiTk

Dlaczego ktoś miałby wstąpić do instytucji, która usuwa możliwość życia rodzinnego i wymaga od niego celibatu?
@tavitonst i @AJCMicheletti opowiadają o tym w artykule "#Celibat: jego zaskakujące zalety ewolucyjne – nowe #badania"
https://naukowo.net/2022/06/24/celibat-jego-zaskakujace-zalety-ewolucyjne-nowe-badania/
#nauka @PodkastNaukowo

Ile robaków jest w herbacie, gdzie już dziś brakuje wody, co się dzieje podczas niespodzianek i jak zrobić klej z jemioły.
Zapraszam na 29 odcinek @PodkastNaukowo
#naukowo #nauka #podkast #ciekawostki #informacje
https://www.youtube.com/watch?v=k7ZtIXxkF20