Нейроны на чипах и слияние с AI

Возможно ли цифровое бессмертие.

Идея переноса сознания на внешние носители появилась вместе с изобретением компьютера. Впервые подобный способ в 1955 году описал фантаст Фредерик Пол в рассказе «Туннель под миром». 

Разбираемся, как ученые пытаются смоделировать нервную систему человека и соединить мозг с компьютером.

Ощущение жизни
 

Большинство ученых предполагают, что сознание — следствие физических и химических взаимодействий внутри человеческого тела. Сознание подчиняется материальным законам, значит, его можно смоделировать.

Есть две основные проблемы, с которыми сталкиваются те, кто исследует сознание: 

  • «Легкая» проблема — это вопрос, из-за чего возникает сознание в человеческом теле. Решив эту проблему, можно понять, как устроена память и поведение.
  • «Трудная» проблема — это вопрос, почему в физическом мире в сознании человека существуют субъективные ощущения. Например, почему люди по-разному воспринимают цвет или форму объекта. Откуда берется субъективность, если в основе сознания — биологические процессы (электрические импульсы, действие гормонов, восприятие органами чувств).

Несмотря на десятки теорий, четкого объяснения, как возникает сознание, нет. Ученые уверены только в том, что сознание невозможно без мозга. Поэтому пытаются его смоделировать в компьютерном пространстве.

Поменять нейронные провода
 

Эксперименты по кооперации человеческого тела и компьютера основаны на электрической проводимости нейронов: нервная ткань, в отличие от других, не отторгает чужеродные тела. 

Разрабатывать нейрокомпьютерные интерфейсы (НКИ) начали еще в 1970-е. НКИ — это приборы, соединяющие мозг и компьютер. 

Есть два вида НКИ:

  • Инвазивный интерфейс (подсоединенные напрямую к мозгу электроды)
  • Неинвазивный интерфейс (внешние устройства, которые считывают информацию с мозга). 

Пример неинвазивного интерфейса — электроэнцефалография (ЭЭГ): сигнал передают через электроды и записывают активность коры головного мозга. С помощью ЭЭГ можно управлять аппаратом речи или инвалидным креслом. 

Еще в 1990-е в Стэнфордском университете научились расщеплять нервы, снова сращивать их, а затем (с помощью чипа) передавать информацию на компьютер. Начались исследования по замене биологические нейронов на искусственные. Самой продвинутой разработкой в этой отрасли долгое время был искусственный гиппокамп для крысы. 

Последние десять лет ученые пытались сделать искусственный нейрон, который можно трансплантировать. В 2019 году это удалось группе исследователей из университета Бата. Они создали нейрон на кремниевых микрочипах. 

Трудность заключалась в том, что, в зависимости от возбуждения или расслабления участка мозга, а также направленности сигнала, нейроны реагируют по-разному. Немного более сильный или слабый импульс, который выходит из оптимального в этот момент диапазона, не позволит «настоящим» нейронам считывать информацию. Для создания искусственного нейрона нужно было изучить механизмы проведения электричества настоящими клетками.

Разработка поможет в лечении болезни Альцгеймера и сердечной недостаточности. Но постепенно заменить все биологические «провода» на машинные и получить искусственный мозг пока нельзя. Сейчас нейроны имплантируются вместе с чипом, а также еще нет электронных синапсов, которые обеспечат связь с клетками тела и зададут правильное направление импульса. 

Neuralink Илона Маска, занимается разработкой и внедрением НКИ. Маск вложил в стартап более $100 млн. 

Neuralink создает чипы с нитями, которые передают информацию на процессор. Затем чипы можно вживлять в мозг (технологию тестировали только на животных). Чип компании Neuralink обрабатывает информацию из 1024 каналов и управляется через мобильное приложение. 

Маск хочет дать возможность парализованным, слабовидящим и неслышащим людям полноценно использовать компьютеры и смартфоны с помощью сигналов нейронов. Но глобальная цель — слияние человеческого и искусственного интеллекта.

На презентации в августе 2020 Маск показал имплантат второго поколения, который установили в мозг двух свиней с помощью робота-хирурга. Чип записывает сигналы от участка мозга и активацию работы нейронов, когда животное совершает действия. Чтобы показать безопасность операции, устройство сразу удалили из одного животного. 

Сейчас компания планирует провести испытания девайса и помочь людям с параличом восстановить возможность двигаться, но ожидает одобрения Министерства здравоохранения США. 

Скопировать мозг
 

Некоторые компании пытаются воссоздать мозг в машинном пространстве. Для этого нужна подробная карта мозга — коннектом. Это полное описание структуры нервных связей в организме. Нарисовать такую карту крайне сложно. В 1993 году ученые смоделировали коннектом для примитивного круглого червя длиной 1 мм. 

В январе 2020 года команда Медицинского института Говарда Хьюза закончила коннектом мозга мушки дрозофилы, точнее, его трети. Исследование заняло 12 лет, стоило $40 млн, а над картой трудилось 250 ученых, которым помогали нейросети от Google. Расшифрованная часть мозга дрозофилы — это 20 тыс. нейронов и 20 млн связей между ними. Мозг человека состоит из 100 млрд нейронов, каждый из которых образует 15 тыс. связей.

В 2006 году в техническом институте Лозанны смоделировали одну колонку коры мозга крысы, вмещающую 10 тыс. нейронов. Для создания модели использовали суперкомпьютер Blue Gene с 8 тысячами процессоров. Во время моделирования колонки мозга в компьютер Blue Gene генерируются сотни гигабайт информации за секунду.

Довольно жуткую идею переноса предлагает компания Nectome. Стартап обещает сохранить, а затем загрузить ваше сознание. Предполагается, что он проведет высокотехнологическое бальзамирование мозга, который сохранится на сотни лет без изменений, а в будущем его отсканируют и превратят в компьютерную модель. Чтобы мозг был в хорошем состоянии, вещества нужно вводить еще живому человеку.

Создатели утверждают, что процедура легальна, так как считается добровольной эвтаназией. Nectome ведет переговоры с неизлечимо больными, а также приглашает заинтересовавшихся присоединиться к проекту. Стартап уже проводил криоконсервацию мозга умершей женщины.

Ранее компания получила грант от федерального института психического здоровья США за исследование объектов цельного мозга.

Специалисты по нейробиологии сравнивают мертвый мозг с выключенным компьютером, в котором все равно сохранилась информация. Но большинство из них сомневается в возможности «воскрешения». Ведь нейроны обновляются постоянно, а при заморозке мы утратим кратковременную информацию о мозге, ощущение самовосприятия и непрерывность сознания. К тому же, нет гарантии, что даже из полного коннектома можно получить мысль или воспоминание человека.

Допустим, перенос станет реальностью. Тогда у человечества возникнут проблемы с электроэнергией. Эксперимент с мозгом крысы занял 10 лет. Продвинутые суперкомпьютеры потребляют около 20 МВт энергии в час (как небольшой город). Если для создания массовых человеческих симуляций нам понадобится обслуживать такие компьютеры (а может, и в сотни раз мощнее), придется найти альтернативные способы получения электричества.

Ещё
Как нейросети отслеживают вырубку лесов, считают популяции животных и помогают фермерам.
Отзывы студентов первого потока курса «SQL для аналитики».