Viure en un món digital: com s'incorpora la tecnologia informàtica al cervell?

2024 Autora: Seth Attwood | [email protected]. Última modificació: 2023-12-16 16:00

El nostre cervell està adaptat per a la vida en una cova, i no per processar fluxos d'informació sense parar; els estudis demostren que es va aturar en el seu desenvolupament evolutiu fa 40-50 mil anys. El psicofisiòleg Alexander Kaplan a la seva conferència "Contacte amb el cervell: realitats i fantasies" va dir quant de temps una persona serà capaç de fer front a la vida en les condicions d'enormes autopistes, moviments al voltant del planeta i interminables entrants, i també com podem arreglar nosaltres mateixos. o fer malbé tot amb l'ajuda de la intel·ligència artificial…

Imagineu-vos una situació: una persona ve a una botiga, escull un croissant, el lliura al caixer. Ho ensenya a un altre caixer i pregunta: "Què és això?" Ell respon: "40265". Als caixers ja no els importa com es diu el croissant, és important que sigui "40265", perquè l'ordinador de la caixa registradora percep els números, no els noms dels panets. A poc a poc, tot s'enfonsa al món digital: vivim al costat de la tecnologia informàtica, que entén els objectes físics com a digitals, i ens veiem obligats a adaptar-nos. S'acosta l'era de l'Internet de les coses, quan tots els objectes físics es presentaran en format digital i Internet es convertirà en el propietari de la nostra nevera. Tot girarà a través dels números. Però el problema és que la intensitat dels fluxos d'informació ja és massa gran per a les nostres orelles i ulls.

Recentment, s'ha desenvolupat un mètode per determinar amb precisió el nombre de cèl·lules nervioses al cervell. Anteriorment, es creia que n'hi ha 100.000 milions, però aquesta és una xifra molt aproximada, perquè les mesures es feien amb un mètode no del tot correcte: van agafar un petit tros de cervell, al microscopi van comptar el nombre. de cèl·lules nervioses que hi ha, que després es va multiplicar pel volum total. En un nou experiment, es va agitar una massa homogènia del cervell en una batedora i es van comptar els nuclis de les cèl·lules nervioses, i com que aquesta massa és homogènia, la quantitat resultant es pot multiplicar pel volum total. Van resultar 86 mil milions. Segons aquests càlculs, un ratolí, per exemple, té 71 milions de cèl·lules nervioses, i una rata en té 200. Els micos tenen uns 8.000 milions de cèl·lules nervioses, és a dir, la diferència amb un home és de 80.000 milions. Per què el moviment dels animals va ser progressiu i per què la ruptura amb l'home va ser tan aguda? Què podem fer que els micos no?

El processador més modern té entre dos i tres mil milions d'unitats operatives. Una persona només té 86.000 milions de cèl·lules nervioses, que no són idèntiques a una unitat operativa: cadascuna d'elles té entre 10 i 15 mil contactes amb altres cèl·lules, i és en aquests contactes on es resol el problema de la transmissió del senyal, com en l'operativa. unitats de transistors. Si multipliqueu aquests 10-15 mil per 86 mil milions, obtindreu un milió de mil milions de contactes: hi ha tantes unitats operatives al cervell humà.

El cervell d'un elefant pesa quatre quilos (un i mig d'un humà en el millor dels casos) i conté 260.000 milions de cèl·lules nervioses. Estem a 80.000 milions a part del mico, i l'elefant està el doble de lluny de nosaltres. Resulta que el nombre de cèl·lules no es correlaciona amb el desenvolupament intel·lectual? O els elefants han anat cap a un altre camí i no els entenem?

El cas és que l'elefant és gran, té molts músculs. Els músculs estan fets de fibres de la mida d'un humà o d'un ratolí, i com que un elefant és molt més gran que un humà, té més fibres musculars. Els músculs estan controlats per cèl·lules nervioses: els seus processos s'ajusten a cada fibra muscular. En conseqüència, l'elefant necessita més cèl·lules nervioses, perquè té més massa muscular: dels 260.000 milions de cèl·lules nervioses de l'elefant, 255 o 258.000 milions són responsables del control muscular. Gairebé totes les seves cèl·lules nervioses es troben al cerebel, que ocupa gairebé la meitat del cervell, perquè és allà on es calculen tots aquests moviments. De fet, 86.000 milions de cèl·lules nervioses humanes també es troben al cerebel, però encara n'hi ha molt més a l'escorça: no dos o tres mil milions, com un elefant, sinó 15, de manera que el nostre cervell té incommensurablement més contactes que els elefants. Pel que fa a la complexitat de la xarxa neuronal, els humans han superat significativament els animals. L'home guanya per les habilitats combinatòries, aquesta és la riquesa de la matèria cerebral.

El cervell és molt complex. Per comparació: el genoma humà consta de tres mil milions d'elements aparellats responsables de la codificació. Però els codis que hi ha són completament diferents, de manera que el cervell no es pot comparar amb el genoma. Prenem la criatura més senzilla: l'ameba. Necessita 689 mil milions de parells d'elements codificants: nucleòtids. Hi ha 33 elements de codificació en rus, però es poden fer 16 mil paraules del diccionari Pushkin o diversos centenars de milers de paraules de la llengua en conjunt. Tot depèn de com s'ajunta la informació, quin és el codi, com de compacte és. Òbviament, l'ameba ho va fer de manera extremadament antieconòmica, perquè va aparèixer als albors de l'evolució.

El problema del cervell és que és un òrgan biològic normal. Es crea evolutivament per tal d'adaptar un ésser viu al seu entorn. De fet, el cervell es va aturar en el seu desenvolupament evolutiu fa 40-50 mil anys. Les investigacions mostren que l'home de Cro-Magnon ja posseïa les qualitats que té l'home modern. Tenia a la seva disposició tot tipus de treballs: recollir material, caçar, ensenyar a la joventut, tallar i cosir. En conseqüència, tenia totes les funcions bàsiques: memòria, atenció, pensament. El cervell no tenia on evolucionar per una senzilla raó: l'home es va fer tan intel·ligent que va ser capaç d'ajustar les condicions ambientals per adaptar-les al seu cos. La resta d'animals van haver de canviar el seu cos per les condicions ambientals, que triguen centenars de milers i milions d'anys, però vam canviar completament el medi ambient per nosaltres mateixos en només 50 mil.

El cervell va ser empresonat de per vida en una cova. Està preparat per als palaus moderns i els fluxos d'informació? Poc probable. No obstant això, la natura és econòmica, afina l'animal per l'hàbitat en el qual existeix. L'entorn d'una persona, és clar, va canviar, però la seva essència va variar poc. Malgrat els dramàtics canvis que s'han produït des de l'antiguitat, la mecànica de l'entorn en el sentit rutinari s'ha mantingut igual. Com ha canviat l'activitat dels dissenyadors fent un coet en lloc d'un Zhiguli? Per descomptat, hi ha una diferència, però el significat de l'obra és el mateix. Ara l'entorn ha canviat fonamentalment: grans autopistes, interminables trucades telefòniques i tot això va passar en només 15-35 anys. Com afrontarà aquest entorn un cervell polit com una cova? Multimèdia, enormes, velocitats de flux d'informació inadequades, una nova situació amb moviments arreu del planeta. Hi ha el perill que el cervell ja no suporti aquestes càrregues?

Hi ha un estudi de la incidència de persones des del 1989 fins al 2011. Durant els darrers 20 anys, la mortalitat per malalties cardiovasculars i oncològiques ha disminuït, però el nombre de trastorns neurològics (problemes de memòria, ansietat) augmenta considerablement al mateix temps. Les malalties neurològiques encara es poden explicar per problemes de conducta, però el nombre de malalties psicològiques creix amb la mateixa rapidesa i, al mateix temps, es cronifiquen. Aquestes estadístiques són un senyal que el cervell ja no pot fer front. Potser això no s'aplica a tothom: algú va a conferències, llegeix llibres, algú s'interessa per tot. Però naixem diferents, de manera que el cervell d'algú està millor preparat a causa de la variació genètica. La proporció de persones amb malalties neurològiques s'està tornant molt important, i això fa pensar que el procés ha anat en una mala direcció. El tercer mil·lenni ens desafia. Vam entrar a la zona quan el cervell va començar a enviar senyals que l'entorn que vam crear no li era útil. S'ha tornat més complex del que ens pot proporcionar el cervell en termes d'adaptació. L'estoc d'eines esmolades per a la cova va començar a esgotar-se.

Un dels factors creats per l'home que pressiona el cervell humà és que ara moltes decisions estan associades amb la probabilitat d'un error greu, i això complica molt els càlculs. Abans, tot el que apreníem s'automatitzava fàcilment: vam aprendre a anar en bicicleta una vegada, i després el cervell no es va preocupar per això. Ara hi ha processos que no estan automatitzats: cal controlar-los constantment. És a dir, hem de trucar a una ambulància o bé tornar a les coves.

Quines maneres més progressistes de resoldre aquest problema tenim? Potser val la pena combinar-lo amb la intel·ligència artificial, que perfeccionarà el flux: reduir la velocitat on és massa alta, excloure del camp de visió la informació que no és necessària en aquest moment. Els controladors automàtics que ens poden preparar informació són semblants a les tècniques de cocció primàries: la masteguen perquè es pugui consumir sense malgastar molta energia. Quan l'home va començar a cuinar menjar al foc, hi va haver un gran avenç. Les mandíbules es van fer més petites i hi havia espai per als cervells al cap. Potser ha arribat el moment de disseccionar la informació que ens envolta. Però qui ho farà? Com combinar la intel·ligència artificial i la intel·ligència natural? I aquí és on apareix un concepte com a interfície neuronal. Proporciona un contacte directe del cervell amb el sistema informàtic i es converteix en un anàleg de cuinar aliments al foc per a aquesta etapa d'evolució. En un trio així, podrem existir durant 100-200 anys més.

Com implementar això? La intel·ligència artificial en el seu sentit habitual gairebé no existeix. Un joc d'escacs molt intel·ligent, en què una persona mai guanyarà un ordinador, és semblant a una competició d'aixecament de peses amb una excavadora, i no es tracta de transistors, sinó del programa escrit per a això. És a dir, els programadors simplement van escriure un algorisme que proporciona una resposta específica a un moviment concret: no hi ha intel·ligència artificial que sàpiga què fer per si sola. Els escacs són un joc amb un nombre finit d'escenaris que es poden enumerar. Però hi ha deu posicions significatives al tauler d'escacs fins al grau 120. Això és més que el nombre d'àtoms de l'univers (deu al 80è). Els programes d'escacs són exhaustius. És a dir, memoritzen tots els jocs de campionat i grans mestres, i ja són xifres molt petites per a l'enumeració. Una persona fa un moviment, l'ordinador selecciona tots els jocs amb aquest moviment en segons i els supervisa. Amb la informació sobre els jocs ja jugats, sempre podeu jugar a un joc òptim, i això és pura estafa. En cap campionat, un jugador d'escacs no podrà portar un ordinador portàtil amb ell per veure a quina partida va jugar qui i com. I la màquina té 517 ordinadors portàtils.

Hi ha jocs amb informació incompleta. Per exemple, el pòquer és un joc psicològic basat en farols. Com jugarà una màquina contra una persona en una situació que no es pot calcular completament? No obstant això, recentment van escriure un programa que s'enfronta a això perfectament. El secret és massa. La màquina juga amb ella mateixa. En 70 dies, ha jugat a diversos milers de milions de jocs i acumula una experiència que supera amb escreix la de qualsevol jugador. Amb aquest tipus d'equipatge, podeu predir els resultats dels vostres moviments. Ara els cotxes han arribat al 57%, que és prou per guanyar en gairebé qualsevol cas. Una persona té sort una vegada en mil jocs.

El joc més fantàstic que no pot prendre cap força bruta és anar. Si el nombre de posicions possibles als escacs és de deu a la potència 120, aleshores n'hi ha deu a la 250 o 320, depenent de com es compti. Això és combinatorialisme astronòmic. És per això que cada joc nou a Go és únic: la varietat és massa gran. És impossible repetir el joc, fins i tot en termes generals. La variabilitat és tan alta que el joc gairebé sempre segueix un escenari únic. Però el 2016, el programa Alpha Go va començar a vèncer a una persona, ja que també havia jugat amb si mateix. 1200 processadors, 30 milions de posicions de memòria, 160 mil lots humans. Cap jugador viu té aquesta experiència, capacitat de memòria i velocitat de reacció.

Gairebé tots els experts creuen que la intel·ligència artificial encara està molt lluny. Però van idear un concepte com "intel·ligència artificial feble": es tracta de sistemes per a la presa de decisions intel·ligents automatitzades. Algunes decisions per a una persona ara les pot prendre una màquina. Són semblants als humans, però són acceptats, igual que als escacs, no per treball intel·lectual. Però, com pren decisions intel·lectuals el nostre cervell si la màquina és molt més forta tant en memòria com en velocitat? El cervell humà també està format per molts elements que prenen decisions basades en l'experiència. És a dir, resulta que no hi ha intel·ligència natural, que també estem caminant sistemes informàtics, només el nostre programa s'ha escrit per ell mateix?

El teorema de Fermat fa temps que és una conjectura. Durant 350 anys, els matemàtics més destacats han intentat demostrar-ho analíticament, és a dir, compondre un programa que finalment demostri, pas a pas, de manera lògica, que aquesta suposició és certa. Perelman va considerar el treball de la seva vida demostrar el teorema de Poincaré. Com es van demostrar aquests teoremes? Poincaré i Perelman no tenien solucions analítiques al cap, només hi havia supòsits. Quin és un geni? Es pot considerar un geni qui va crear el teorema: va proposar una cosa a la qual no tenia cap enfocament analític. D'on va treure aquesta suposició correcta? No va arribar a ell per la força bruta: Fermat només tenia unes poques opcions, com Poincaré, mentre que en un tema concret només hi havia una hipòtesi. El físic Richard Feynman va concloure que en gairebé cap cas es va fer un gran descobriment analíticament. Com doncs? Feynman respon: "Ho van endevinar".

Què vol dir "endevinar"? Per a l'existència, no n'hi ha prou amb veure què és i prendre decisions a partir d'aquesta informació. Cal posar a la memòria quelcom que serà útil més endavant fer referència. Però aquesta etapa no és suficient per maniobrar en un món complex. I si l'evolució selecciona els individus per a una adaptació cada cop més subtil al medi, llavors han de néixer mecanismes cada cop més subtils al cervell per tal de predir aquest entorn, calcular-ne les conseqüències. L'exemplar juga amb el món. A poc a poc, va sorgir una funció cerebral que permet construir models dinàmics de la realitat externa, models mentals del món físic. Aquesta funció es va ajustar a la selecció evolutiva i va començar a ser seleccionada.

Pel que sembla, al cervell humà s'ha desenvolupat un model mental de molt alta qualitat de l'entorn. Ella prediu perfectament el món fins i tot en llocs on no hem estat. Però com que el món que ens envolta és integral i tot hi està interconnectat, el model hauria de recollir aquesta interconnexió i poder predir què no ho era. L'home va adquirir una oportunitat completament única que el va distingir clarament en la sèrie evolutiva: va poder reproduir el futur a les neurones del seu cervell utilitzant models de l'entorn. No cal córrer darrere del mamut, cal esbrinar on s'executarà. Per fer-ho, al cap hi ha una maqueta amb les característiques dinàmiques d'un mamut, paisatge, hàbits animals. La psicologia cognitiva insisteix que estem treballant amb models. Aquí és on es gasten 80.000 milions de neurones: les contenen. El model del món de les matemàtiques, el món de les abstraccions matemàtiques és molt divers, i suggereix com s'ha de cobrir aquest o aquell buit, que encara no s'ha pensat. La conjectura prové d'aquest model, igual que la intuïció.

Per què els micos no poden treballar en models complets del món físic? Després de tot, existeixen a la Terra durant centenars de milions d'anys més que els humans. Els micos no poden recollir informació sobre el món que els envolta. En quines unitats el descriuran? Els animals encara no han desenvolupat un mètode per a la modelització compacta i sistemàtica de la informació externa al cervell amb la capacitat d'operar-hi. Una persona té aquest mètode, i tenint en compte els detalls més petits. És una llengua. Amb l'ajuda del llenguatge, hem designat amb conceptes tots els grans de sorra més petits d'aquest món. Així, vam trasplantar el món físic al mental. Són noms que circulen pel món mental sense massa. En escriure adreces utilitzant estructures cerebrals complexes, com quan es programa en un ordinador, obtenim experiència de comunicació amb el món. Les connexions sorgeixen entre els conceptes. Cada concepte té banderes a les quals podeu afegir significats addicionals. Així és com creix un gran sistema, que funciona de manera associativa i talla valors innecessaris mitjançant adreces. Aquesta mecànica ha de ser suportada per una estructura de xarxa molt complexa.

El nostre pensament es basa en conjectures. No necessitem comptar les variacions de peces d'escacs: tenim un model dinàmic del joc d'escacs que indica cap a on hem de moure's. Aquest model és sòlid, també té experiència en partits de campionat, però és millor perquè preveu una mica d'antelació. La màquina només recorda el que és, el nostre model és dinàmic, es pot iniciar i jugar abans de la corba.

Aleshores, és possible combinar el cervell i la intel·ligència artificial, encara que minvats i reduïts en drets, perquè les tasques creatives quedin amb una persona, i la memòria i la velocitat, amb una màquina? Hi ha nou milions de camioners als Estats Units. Ara mateix, es poden substituir per sistemes automatitzats de presa de decisions: totes les vies estan molt ben senyalitzades, fins i tot hi ha sensors de pressió a la via. Però els conductors no estan sent substituïts per ordinadors per raons socials, i aquest és el cas en una varietat d'indústries. També hi ha el perill que el sistema actuï contrari als interessos de la persona, posant per sobre els beneficis econòmics. Aquestes situacions, és clar, es programaran, però és impossible preveure-ho tot. Tard o d'hora la gent caurà al servei, les màquines les utilitzaran. Només quedarà d'una persona un cervell capaç de solucions creatives. I no ha de ser degut a una conspiració de màquines. Nosaltres mateixos podem conduir-nos a una situació semblant programant les màquines perquè, complint les tasques que ens hem marcat, no tinguin en compte els interessos humans.

Elon Musk va plantejar un moviment: una persona caminarà amb una motxilla amb potència de càlcul, a la qual el cervell es dirigirà segons sigui necessari. Però per assignar determinades tasques a les màquines cal un contacte directe amb el cervell. Un cable anirà des del cervell fins a la motxilla, o el cotxe estarà cosit sota la pell. Aleshores la persona estarà plenament dotada de memòria i velocitat transcendental. Aquest dispositiu electrònic no pretendrà ser una persona a la història, però per als empresaris, una persona ampliarà les seves capacitats. El camioner es podrà permetre dormir al cotxe: el conduirà l'intel·lecte, que despertarà el cervell en un moment crític.

Com connectar amb el cervell? Tenim tots els mitjans tècnics. A més, centenars de milers de persones ja caminen amb aquests elèctrodes per motius mèdics. Per detectar el focus d'una crisi epilèptica i aturar-la, s'instal·len aparells que registren l'activitat elèctrica del cervell. Tan bon punt els elèctrodes noten signes d'un atac a l'hipocamp, l'aturen. Als EUA hi ha laboratoris en què s'implanten aquests dispositius: s'obre l'os i s'introdueix una placa amb elèctrodes a l'escorça un mil·límetre i mig, fins al seu mig. Llavors s'instal·la un altre encuny, s'hi acosta una vareta, es prem un botó, i amb força acceleració, colpeja el dau de manera que entri a l'escorça un mil·límetre i mig. A continuació, s'eliminen tots els dispositius innecessaris, es sutura l'os i només queda un connector petit. Un manipulador especial, que codifica l'activitat electrònica del cervell, permet a una persona controlar, per exemple, un braç robòtic. Però això s'entrena amb molta dificultat: una persona necessita diversos anys per aprendre a controlar aquests objectes.

Per què s'implanten els elèctrodes a l'escorça motora? Si l'escorça motora controla la mà, vol dir que cal rebre ordres des d'allà que controlin el manipulador. Però aquestes neurones estan acostumades a controlar la mà, el dispositiu de la qual és fonamentalment diferent del manipulador. El professor Richard Anderson va tenir la idea d'implantar elèctrodes a la zona on neix el pla d'acció, però encara no s'han desenvolupat els controladors per controlar els accionaments de moviment. Va implantar neurones a la regió parietal, a la intersecció de les parts auditiva, visual i motora. Els científics fins i tot van aconseguir un contacte bidireccional amb el cervell: es va desenvolupar un braç metàl·lic sobre el qual es van instal·lar sensors que estimulen el cervell. El cervell ha après a distingir entre l'estimulació de cada dit per separat.

Una altra manera és una connexió no invasiva, en la qual els elèctrodes es troben a la superfície del cap: el que les clíniques anomenen electroencefalograma. Es crea una graella d'elèctrodes, en la qual cada elèctrode conté un microcircuit, un amplificador. La xarxa pot ser per cable o sense fil; la informació va directament a l'ordinador. Una persona fa un esforç mental, els canvis en els potencials del seu cervell són controlats, classificats i desxifrats. Després del reconeixement i la classificació, la informació s'alimenta als dispositius adequats: manipuladors.

Un altre moviment és la socialització de pacients amb trastorns motors i de la parla. En el projecte Neurochat, es col·loca una matriu amb lletres davant del pacient. Es destaquen les seves columnes i files, i si la selecció cau en la línia que la persona necessita, l'electroencefalograma llegeix una reacció lleugerament diferent. Amb la columna passa el mateix, i la lletra que necessita la persona es troba a la intersecció. La fiabilitat del sistema actualment és del 95%. Calia assegurar-se que el pacient simplement es connectava a Internet i realitzava qualsevol tasca, de manera que no només es van afegir lletres a la matriu, sinó també icones que denoten determinades ordres. Recentment, es va construir un pont entre Moscou i Los Angeles: pacients de clíniques locals van poder establir contacte per correspondència.

L'últim desenvolupament en el camp dels contactes amb el cervell són els cúmuls neurosimbiòtics, que no estan controlats per lletres, sinó per les cèl·lules de memòria d'una màquina. Si agafem vuit cel·les, o un byte, amb aquest contacte podem seleccionar una de les cel·les i escriure-hi una unitat d'informació. Així, ens comuniquem amb l'ordinador, escrivint-hi el mateix "40265". Les cel·les contenen tant els valors que cal operar com els procediments que cal aplicar a aquestes cel·les. Així, sense envair el cervell, però des de la seva superfície, podeu fer funcionar un ordinador. Els científics de materials van inventar un cable molt prim, de cinc micres, aïllat en tota la seva longitud, i es van col·locar sensors de potencial elèctric als seus nodes. El cable és molt elàstic: es pot llançar sobre un objecte amb qualsevol relleu i així recollir un camp elèctric de qualsevol superfície, la més petita. Aquesta malla es pot barrejar amb el gel, posar la barreja en una xeringa i injectar-la al cap del ratolí, on es redreçarà i s'assentarà entre els lòbuls del cervell. Però la mescla no pot entrar al cervell en si, així que la nova idea és injectar una malla al cervell quan tot just comença a formar-se, en l'etapa embrionària. Aleshores estarà a la massa del cervell i les cèl·lules començaran a créixer a través d'ell. Així obtenim un cervell blindat amb un cable. Aquest cervell pot esbrinar ràpidament en quina àrea cal canviar el potencial de l'ordinador per realitzar determinades tasques o escriure informació a les seves cèl·lules, perquè interacciona amb els elèctrodes des del naixement. I això és un contacte total.