Техно

Немецкий нейрофизиолог Феликс Шурманн о том, когда появится искусственное сознание

Модель человеческого мозга создают по кусочкам, после чего он превратится в полноценную структуру, способную учиться, мыслить, развиваться и болеть шизофренией

Фото: news.epfl.ch

Cразу в двух топовых научных изданиях мира, Cell и Nature, вышла статья о том, что швейцарские нейрофизиологи в рамках проекта Blue Brain создали "цифровой" кибермозг из 31 тысячи нейронов, представляющий собой полный аналог сегмента мозга крысы. Это действительно революционное достижение на пути к полноценному искусственному интеллекту, а также лечению заболеваний, с которыми официальная медицина пока не справляется. О перспективах, которые открывает разработка, рассказал "ДС" директор проекта Blue Brain, нейрофизиолог из Федеральной политехнической школы Швейцарии в Лозанне Феликс Шурманн.

"ДС" Феликс, не секрет, что многие ваши коллеги, известные мировые ученые, считают проект Blue Brain пустой тратой времени и денег: в него ведь вложен миллиард евро. Оправданы ли такие инвестиции?

Ф. Ш. Разумеется! Хотя наука шагнула далеко вперед, объем наших знаний о мозге ничтожен по сравнению с тем, чего мы о нем не знаем. Ведь мозг, как человека, так и любого животного, чрезвычайно сложно устроен, это уникальный по своей структуре орган, который не то, что воссоздать, - изучить как следует никто пока не сумел. Миллионы нейронов, нервных клеток, нашего мозга, соединяются между собой и передают импульсы. За счет этого обрабатывается поступающая в мозг информация. Но как на практике осуществляются такие связи - неизвестно. С этим и был связан скептицизм по поводу Blue Brain - проекта, запущенного для разработки модели мозговой деятельности разных видов животных с тем, чтобы затем смоделировать и неокортекс человека.

"ДС" Как проходило создание виртуальной модели мозга?

Ф. Ш. Мы интегрировали в одну глобальную базу все достижения в области исследования мозга, дополнили их нашими многолетними наработками и на этой основе смоделировали мозговую деятельность с помощью супермощного компьютера Blue Gene. Параллели с компьютером очевидны: синапсы - это логические вентили в цифровой схеме, аксоны - провода, рецепторы - полупроводники, в которых прохождение тока или его отсутствие трактуются как логические сигналы 0 или 1. А чтобы управлять всей системой, достаточно знать правильные комбинации нейромедиаторов. У Blue Gene 8000 процессоров, которые имитируют 10 000 нейронов.

Фото: cleantechnica.com

Большинство процессоров моделируют по одному нейрону со всеми его многочисленными связями. Есть также нервные клетки, у которых связей меньше, чем обычно, тогда процессор может воссоздать два нейрона. В итоге 8000 процессоров Blue Gene взаимодействуют между собой таким образом, как будто это живой участок коры головного мозга. Наблюдая за тем, как функционирует компьютерная модель мозга, можно понять, какие процессы происходят в мозге живых существ: как рождается и развивается мысль, как информация, поступающая из внешнего мира, активирует работу ума.

"ДС" Способна ли компьютерная модель точно воспроизвести процессы, характерные для живого организма?

Ф. Ш. Наша цель и состоит в том, чтобы максимально достоверно воспроизвести деятельность живого мозга. Мы "строили" мозг по "кирпичикам" и отслеживали деятельность нервных клеток на экране монитора. Работа проходила следующим образом: сначала тщательно изучался мозг крысы, затем создавалась его компьютерная модель, после чего посылались определенные электрические сигналы реальному крысиному мозгу и суперкомпьютеру. На выходе данные сравнивались. В процессе экспериментов  связи между процессорами, симулирующими нейроны, перестраивались, чтобы электрическая активность реального мозга не отличалась от мозга искусственного. Перепрограммирование процессоров на новые связи друг с другом - это именно то, что происходит в реальном мозге во время обучения, когда связи между нейронами меняются.

"ДС" Я так понимаю, что "лед тронулся" три года назад, когда вам впервые удалось смоделировать схему расположения синапсов в коре головного мозга крысы? В чем отличие ваших нынешних разработок от прорыва 2012 года?

Если даже будет полная модель мозга, искусственный разум вряд ли станет функционировать, как человеческий. С другой стороны, не исключено, что конструкция, точно имитирующая мозг, в свою очередь сымитирует и сознание

Ф. Ш. Да, если бы мы тогда не добились первых успехов, кто знает - возможно, Blue Brain уже бы не существовал. Разница принципиальная: три года назад нам удалось отобразить 10 тысяч нейронов со своими связями, а сейчас - 31 тысячу. Кстати, в процессе новых исследований подтвердился тот факт, что  связи между нейронами создаются, как правило, случайно: они развиваются независимо друг от друга и контактируют по мере взаимных столкновений. Кроме того, удалось открыть один неожиданный феномен - мозговые "переключатели", когда изменение концентрации определенных веществ вызывает стремительную и непредсказуемую перестройку во взаимодействии нейронов, а соответственно, в работе мозга. Наглядный пример - реакция страха: появление адреналина и прочих гормонов в мозге переключает его в режим агрессии или побега. Попутно перестраиваются все системы организма, включая зрение, обоняние и пр. Изучение таких нейронных "переключений" поможет понять природу шизофрении и других психических расстройств, а также неадекватного поведения людей в определенных ситуациях. Но, несмотря на столь непредсказуемое поведение клеток мозга, наша компьютерная модель в 75% случаев правильно их прогнозирует.

"ДС" Но как можно говорить о прогнозировании, если нейронные связи в принципе непредсказуемы?

Ф. Ш. Дело в том, что в процессах "случайных" связей участвуют определенные виды нейронов, которые удалось идентифицировать и клеточного слоя, в котором они расположены. На основании этих двух параметров и удалось достичь точности прогнозирования их поведения в 75%. Это очень серьезный прорыв на пути создания полноценного мозга: теперь конструировать точные модели  гораздо проще. Это как ребус, в котором не хватает многих фрагментов. Но стоит понять общий принцип, и тут же заполняются все пробелы.

"ДС" Хотя ваше компьютерная модель воспроизводит больший участок мозга, чем три года назад, все равно это ограниченное количество нейронов, которое не может показать работу мозга в целом...

Ф. Ш. После того, как мы создали первую виртуальную модель части крысиного мозга, работа ускорилась. Чтобы создать первый крошечный участок из 10 тысяч нейронов потребовалось долгих семь лет, а чтобы смоделировать втрое больше - всего три года, так что прогресс очевиден. А как только появится суперкомпьютер нового поколения, процесс пойдет еще быстрее.

"ДС" Когда это может произойти, и вы представите полную модель мозга, хотя бы крысиного?

Ф. Ш. Я бы не хотел делать такие прогнозы, это ведь большая ответственность. Но судя по тому, как продвигается работа, ожидания самые оптимистичные.

"ДС" Теоретически компьютерный мозг ведь может стать основой сверхчеловека?

Ф. Ш. Давайте такие идеи оставим фантастам. Мы ведь нейрофизиологи, а не персонажи Герберта Уэллса, поэтому наша работа имеет четко прикладное значение. Когда будет создана полноценная модель, мы наконец, поймем, как функционирует мозг, как осуществляются процессы обучения, запоминания и "складирования" информации. Наша главная цель - навсегда избавить людей от патологий головного мозга. Ведь, как известно, именно с нарушением деятельности мозга связано много болезней, которые пока не научились лечить. Виртуальная модель поможет установить причины порядка 600 патологий.

Фото: amsalemmedicalcenter.org

"ДС" То есть, на модели можно будет симулировать патологию и понять ее причину?

Ф. Ш. Важно понять не отдельно взятую болезнь, а глобальную мыслительную систему, работа которой может нарушиться 600 различными способами. Раньше когнитивные расстройства исследовали только на лабораторных животных, а в нашей модели можно будет симулировать какие угодно повреждения и расстройства и изучать их как на уровне отдельных молекул, так и всего мозга. То есть, врач получит возможность  взглянуть на мир глазами шизофреника, наблюдая за происходящими в разуме пациента процессами. Модель мозга можно будет также присоединить к оснащенному сенсорами роботу, который станет исследовать реальное физическое окружение. За реакцией на внешний мир искусственного мозга будет наблюдать ученый, отслеживая все ощущения робота, пропущенные через фильтр поврежденного мозга.

"ДС" Получается, воплотится именно та идея, которую вы называете фантастической: появится полноценный развивающийся мозг?

Ф. Ш. Видите ли, существует еще и такое понятие, как сознание. То есть, если даже будет полная модель мозга, искусственный разум вряд ли станет функционировать, как человеческий. С другой стороны, не исключено, что конструкция, точно имитирующая мозг, в свою очередь сымитирует и сознание. Но ключевое слово здесь "имитировать". На самом деле, технологии так называемого "искусственного интеллекта" уже активно развиваются, но это пока не искусственный разум, а машинный интеллект. А об искусственном разуме можно будет говорить лишь после того, как мы воспроизведем сознание, что возможно, причем исключительно теоретически, после воспроизведения мозга. Тогда и возникнет некая виртуальная система со своими мыслями, чувствами, желаниями и автономным поведением.