Vivere in un mondo digitale: come viene incorporata la tecnologia informatica nel cervello?

2024 Autore: Seth Attwood | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-16 16:08

Il nostro cervello è adattato per la vita in una grotta e non per elaborare flussi di informazioni ininterrotti: gli studi dimostrano che si è fermato nel suo sviluppo evolutivo 40-50 mila anni fa. Lo psicofisiologo Alexander Kaplan nella sua conferenza "Contatto con il cervello: realtà e fantasie" ha detto per quanto tempo una persona sarà in grado di far fronte alla vita nelle condizioni di enormi autostrade, movimenti in tutto il pianeta e infiniti arrivi, e anche come noi stessi possiamo risolvere o rovinare tutto con l'aiuto dell'intelligenza artificiale …

Immagina una situazione: una persona viene in un negozio, sceglie un croissant, lo porge alla cassiera. Lo mostra a un altro cassiere e chiede: "Cos'è questo?" Risponde: "40265". Alle cassiere non interessa più come si chiama il cornetto, è importante che sia “40265”, perché il computer in cassa percepisce i numeri, non i nomi dei panini. A poco a poco, tutto si tuffa nel mondo digitale: viviamo accanto alla tecnologia informatica, che interpreta gli oggetti fisici come digitali, e siamo costretti ad adattarci. Si avvicina l'era dell'Internet of Things, quando tutti gli oggetti fisici saranno presentati in forma digitale e Internet diventerà il proprietario nel nostro frigorifero. Tutto ruoterà attraverso i numeri. Ma il problema è che l'intensità dei flussi di informazioni è già troppo grande per le nostre orecchie e i nostri occhi.

Recentemente è stato sviluppato un metodo per determinare con precisione il numero di cellule nervose nel cervello. In precedenza, si credeva che ce ne fossero 100 miliardi, ma questa è una cifra molto approssimativa, perché le misurazioni sono state eseguite con un metodo non del tutto corretto: hanno preso un minuscolo pezzo di cervello, al microscopio hanno contato il numero di cellule nervose in esso, che è stato poi moltiplicato per il volume totale. In un nuovo esperimento, una massa omogenea del cervello è stata agitata in un mixer e sono stati contati i nuclei delle cellule nervose e, poiché questa massa è omogenea, la quantità risultante può essere moltiplicata per il volume totale. Si è scoperto 86 miliardi. Secondo questi calcoli, un topo, ad esempio, ha 71 milioni di cellule nervose e un topo ne ha 200. Le scimmie hanno circa 8 miliardi di cellule nervose, cioè la differenza con un uomo è di 80 miliardi. Perché il movimento negli animali è stato progressivo e perché la rottura con l'uomo è stata così netta? Cosa possiamo fare noi che le scimmie non possono?

Il processore più moderno ha da due a tre miliardi di unità operative. Una persona ha 86 miliardi di sole cellule nervose, che non sono identiche a un'unità operativa: ognuna di esse ha 10-15mila contatti con altre cellule, ed è in questi contatti che si risolve il problema della trasmissione del segnale, come nell'operativo unità di transistor. Se moltiplichi questi 10-15 mila per 86 miliardi, ottieni un milione di miliardi di contatti: ci sono così tante unità operative nel cervello umano.

Il cervello di un elefante pesa quattro chilogrammi (un umano al massimo uno e mezzo) e contiene 260 miliardi di cellule nervose. Siamo a 80 miliardi di distanza dalla scimmia e l'elefante è due volte più lontano da noi. Si scopre che il numero di cellule non è correlato allo sviluppo intellettuale? O gli elefanti sono andati dall'altra parte e noi non li capiamo?

Il fatto è che l'elefante è grande, ha molti muscoli. I muscoli sono fatti di fibre delle dimensioni di un essere umano o di un topo e, poiché un elefante è molto più grande di un umano, ha più fibre muscolari. I muscoli sono controllati dalle cellule nervose: i loro processi si adattano a ciascuna fibra muscolare. Di conseguenza, l'elefante ha bisogno di più cellule nervose, perché ha più massa muscolare: su 260 miliardi di cellule nervose dell'elefante, 255 o 258 miliardi sono responsabili del controllo muscolare. Quasi tutte le sue cellule nervose si trovano nel cervelletto, che occupa quasi la metà del cervello, perché è lì che vengono calcolati tutti questi movimenti. In verità, 86 miliardi di cellule nervose umane si trovano anche nel cervelletto, ma ce ne sono ancora significativamente di più nella corteccia: non due o tre miliardi, come un elefante, ma 15, quindi il nostro cervello ha incommensurabilmente più contatti degli elefanti. In termini di complessità della rete neurale, gli esseri umani hanno superato significativamente gli animali. L'uomo vince per capacità combinatorie, questa è la ricchezza della materia cerebrale.

Il cervello è molto complesso. Per fare un confronto: il genoma umano è costituito da tre miliardi di elementi accoppiati responsabili della codifica. Ma i codici in esso contenuti sono completamente diversi, quindi il cervello non può essere paragonato al genoma. Prendiamo la creatura più semplice: l'ameba. Ha bisogno di 689 miliardi di paia di elementi codificanti - nucleotidi. Ci sono 33 elementi di codifica in russo, ma da essi possono essere composte 16 mila parole del dizionario Pushkin o diverse centinaia di migliaia di parole della lingua nel suo insieme. Tutto dipende da come sono messe insieme le informazioni stesse, qual è il codice, quanto è compatto. Ovviamente, l'ameba ha fatto questo in modo estremamente antieconomico, perché è apparso agli albori dell'evoluzione.

Il problema con il cervello è che è un normale organo biologico. È creato evolutivamente per adattare una creatura vivente al suo ambiente. Il cervello, infatti, si è fermato nel suo sviluppo evolutivo 40-50 mila anni fa. La ricerca mostra che l'uomo di Cro-Magnon possedeva già le qualità che ha l'uomo moderno. Aveva a disposizione tutti i tipi di lavoro: raccolta di materiali, caccia, insegnamento ai giovani, taglio e cucito. Di conseguenza, aveva tutte le funzioni di base: memoria, attenzione, pensiero. Il cervello non aveva un posto dove evolversi per un semplice motivo: l'uomo è diventato così intelligente da essere in grado di adattare le condizioni ambientali al suo corpo. Il resto degli animali ha dovuto cambiare il proprio corpo per le condizioni ambientali, il che richiede centinaia di migliaia e milioni di anni, ma abbiamo completamente cambiato l'ambiente per noi stessi in soli 50 mila.

Il cervello è stato imprigionato a vita in una grotta. È preparato per i palazzi e i flussi di informazioni moderni? Improbabile. Tuttavia, la natura è economica, affina l'animale per l'habitat in cui esiste. L'ambiente di una persona, ovviamente, cambiava, ma la sua essenza variava poco. Nonostante i drammatici cambiamenti avvenuti dall'antichità, la meccanica dell'ambiente nel senso di routine è rimasta la stessa. Come è cambiata l'attività dei designer che realizzano un razzo invece di uno Zhiguli? Certo, c'è una differenza, ma il significato del lavoro è lo stesso. Ora l'ambiente è cambiato radicalmente: enormi autostrade, telefonate infinite e tutto questo è successo in soli 15-35 anni. Come se la caverà un cervello levigato in una caverna con questo ambiente? Multimedialità, velocità enormi, inadeguate del flusso di informazioni, una nuova situazione con movimenti intorno al pianeta. C'è il pericolo che il cervello non possa più sopportare tali carichi?

Esiste uno studio sull'incidenza delle persone dal 1989 al 2011. Negli ultimi 20 anni, la mortalità per malattie cardiovascolari e oncologiche è diminuita, ma il numero di disturbi neurologici (problemi di memoria, ansia) è in forte aumento nello stesso periodo. Le malattie neurologiche possono ancora essere spiegate con problemi comportamentali, ma il numero di malattie psicologiche sta crescendo altrettanto rapidamente e allo stesso tempo diventano croniche. Queste statistiche sono un segnale che il cervello non può più farcela. Forse questo non vale per tutti: qualcuno va a lezione, legge libri, qualcuno è interessato a tutto. Ma siamo nati diversi, quindi il cervello di qualcuno è meglio preparato a causa della variazione genetica. La percentuale di persone con malattie neurologiche sta diventando molto significativa e questo suggerisce che il processo è andato in una cattiva direzione. Il terzo millennio ci sfida. Siamo entrati nella zona quando il cervello ha iniziato a inviare segnali che l'ambiente che abbiamo creato non le era utile. È diventato più complesso di quello che il cervello può fornirci in termini di adattamento. La scorta di attrezzi affilati per la grotta cominciò ad esaurirsi.

Uno dei fattori provocati dall'uomo che preme sul cervello umano è che molte decisioni sono ora associate alla probabilità di un errore grave e questo complica notevolmente i calcoli. In precedenza, tutto ciò che imparavamo era facilmente automatizzato: abbiamo imparato ad andare in bicicletta una volta, e quindi il cervello non se ne è preoccupato. Ora ci sono processi che non sono automatizzati: devono essere costantemente monitorati. Cioè, dobbiamo chiamare un'ambulanza o tornare alle caverne.

Quali modi più progressisti di risolvere questo problema abbiamo? Forse vale la pena combinare con l'intelligenza artificiale, che raffinerà il flusso: ridurre la velocità dove è troppo alta, escludere le informazioni che al momento non sono necessarie dal campo visivo. I controllori automatici che possono prepararci le informazioni sono simili alle tecniche di cottura primarie: le masticano in modo che possano essere consumate senza sprecare molta energia. Quando l'uomo ha iniziato a cuocere il cibo sul fuoco, c'è stata una svolta molto grande. Le mascelle divennero più piccole e nella testa c'era spazio per il cervello. Forse è arrivato il momento di analizzare le informazioni che ci circondano. Ma chi lo farà? Come combinare intelligenza artificiale e intelligenza naturale? Ed è qui che appare un concetto come un'interfaccia neurale. Fornisce un contatto diretto del cervello con il sistema informatico e diventa un analogo della cottura del cibo sul fuoco per questa fase dell'evoluzione. In un tale trio, saremo in grado di esistere per altri 100-200 anni.

Come implementare questo? L'intelligenza artificiale nel suo senso comune difficilmente esiste. Una partita a scacchi molto intelligente, in cui una persona non batterà mai un computer, è simile a una competizione di sollevamento pesi con un escavatore, e non si tratta di transistor, ma del programma scritto per questo. Cioè, i programmatori hanno semplicemente scritto un algoritmo che fornisce una risposta specifica a una mossa specifica: non esiste un'intelligenza artificiale che sappia cosa fare da sola. Gli scacchi sono un gioco con un numero finito di scenari che possono essere enumerati. Ma ci sono dieci posizioni significative sulla scacchiera al 120esimo grado. Questo è più del numero di atomi nell'universo (dieci nell'80°). I programmi di scacchi sono esaurienti. Cioè, memorizzano tutti i giochi del campionato e del grande maestro, e questi sono già numeri molto piccoli per l'enumerazione. Una persona fa una mossa, il computer seleziona tutti i giochi con questa mossa in pochi secondi e li controlla. Con le informazioni sui giochi già giocati, puoi sempre giocare a un gioco ottimale, e questa è pura truffa. In nessun campionato un giocatore di scacchi non potrà portare con sé un laptop per vedere quale partita è stata giocata da chi e come. E la macchina ha 517 laptop.

Ci sono giochi con informazioni incomplete. Ad esempio, il poker è un gioco psicologico basato sul bluff. Come giocherà una macchina contro una persona in una situazione che non può essere completamente calcolata? Tuttavia, di recente hanno scritto un programma che affronta perfettamente questo problema. Il segreto è troppo. La macchina gioca con se stessa. In 70 giorni, ha giocato diversi miliardi di giochi e accumulato un'esperienza di gran lunga superiore a quella di qualsiasi giocatore. Con questo tipo di bagaglio, puoi prevedere i risultati delle tue mosse. Ora le auto hanno raggiunto il 57%, che è abbastanza per vincere in quasi tutti i casi. Una persona è fortunata circa una volta su mille partite.

Il gioco più bello che non può essere preso da nessuna forza bruta è andare. Se il numero di posizioni possibili negli scacchi è dieci alla 120a potenza, allora ce ne sono dieci nella 250a o 320a, a seconda di come conti. Questo è combinatorialismo astronomico. Ecco perché ogni nuovo gioco in Go è unico: la varietà è troppo grande. È impossibile ripetere il gioco, anche in termini generali. La variabilità è così alta che il gioco segue quasi sempre uno scenario unico. Ma nel 2016, il programma Alpha Go ha iniziato a battere una persona, avendo anche precedentemente giocato con se stesso. 1200 processori, 30 milioni di posizioni di memoria, 160 mila batch umani. Nessun giocatore vivente ha tale esperienza, capacità di memoria e velocità di reazione.

Quasi tutti gli esperti ritengono che l'intelligenza artificiale sia ancora molto lontana. Ma hanno escogitato un concetto come "intelligenza artificiale debole": questi sono sistemi per il processo decisionale intelligente automatizzato. Alcune decisioni per una persona ora possono essere prese da una macchina. Sono simili a quelli umani, ma sono accettati, proprio come negli scacchi, non per lavoro intellettuale. Ma come fa il nostro cervello a prendere decisioni intellettuali se la macchina è molto più forte sia nella memoria che nella velocità? Il cervello umano è composto anche da molti elementi che prendono decisioni basate sull'esperienza. Cioè, si scopre che non esiste un'intelligenza naturale, che siamo anche sistemi informatici ambulanti, solo il nostro programma è stato scritto da solo?

Il teorema di Fermat è stato a lungo una congettura. Per 350 anni, i matematici più importanti hanno cercato di dimostrarlo analiticamente, cioè di comporre un programma che alla fine dimostrerà, passo dopo passo, in modo logico, che questa ipotesi è vera. Perelman considerava il lavoro della sua vita dimostrare il teorema di Poincaré. Come sono stati dimostrati questi teoremi? Poincaré e Perelman non avevano in testa soluzioni analitiche, c'erano solo supposizioni. Chi è un genio? Un genio può essere considerato colui che ha creato il teorema: ha proposto qualcosa per cui non aveva alcun approccio analitico. Da dove ha preso questa ipotesi corretta? Non è venuto da lui con la forza bruta: Fermat aveva solo poche opzioni, come Poincaré, mentre su una questione specifica c'era una sola ipotesi. Il fisico Richard Feynman ha concluso che quasi in nessun caso una grande scoperta è stata fatta analiticamente. Come allora? Feynman risponde: "L'hanno indovinato".

Cosa significa "indovinare"? Per l'esistenza, non ci basta vedere cos'è e prendere decisioni sulla base di queste informazioni. È necessario mettere in memoria qualcosa a cui sarà utile in seguito fare riferimento. Ma questa fase non è sufficiente per manovrare in un mondo complesso. E se l'evoluzione seleziona individui per un adattamento sempre più sottile all'ambiente, allora nel cervello devono nascere meccanismi sempre più sottili per prevedere questo ambiente, calcolarne le conseguenze. L'esemplare gioca con il mondo. Gradualmente è sorta una funzione cerebrale che permette di costruire modelli dinamici della realtà esterna, modelli mentali del mondo fisico. Questa funzione si è adattata alla selezione evolutiva e ha cominciato ad essere selezionata.

Nel cervello umano, a quanto pare, si è sviluppato un modello mentale dell'ambiente di altissima qualità. Predice perfettamente il mondo anche in luoghi dove non siamo stati. Ma poiché il mondo intorno a noi è integrale e tutto è interconnesso in esso, il modello dovrebbe cogliere questa interconnessione ed essere in grado di prevedere ciò che non lo era. L'uomo ha acquisito un'opportunità del tutto unica che lo ha distinto nettamente nella serie evolutiva: è stato in grado di riprodurre il futuro nei neuroni del suo cervello usando modelli dell'ambiente. Non devi correre dietro al mammut, devi capire dove correrà. Per fare questo, nella testa c'è un modello con le caratteristiche dinamiche di un mammut, paesaggio, abitudini animali. La psicologia cognitiva insiste sul fatto che stiamo lavorando con modelli. È qui che vengono spesi 80 miliardi di neuroni: li contengono. Il modello del mondo della matematica, il mondo delle astrazioni matematiche è molto vario, e suggerisce come riempire questa o quella lacuna, che non è stata ancora pensata. La congettura deriva da questo modello, così come l'intuizione.

Perché le scimmie non possono lavorare su modelli a tutti gli effetti del mondo fisico? Dopotutto, esistono sulla Terra da centinaia di milioni di anni in più degli umani. Le scimmie non sono in grado di raccogliere informazioni sul mondo che le circonda. In quali unità lo descriveranno? Gli animali non hanno ancora sviluppato un metodo per la modellazione compatta e sistematica delle informazioni esterne nel cervello con la capacità di operare su di essa. Una persona ha un tale metodo e tiene conto dei minimi dettagli. È una lingua. Con l'aiuto del linguaggio, abbiamo designato con concetti tutti i più piccoli granelli di sabbia di questo mondo. Così abbiamo trapiantato il mondo fisico in quello mentale. Sono nomi che circolano nel mondo mentale senza alcuna massa. Scrivendo indirizzi utilizzando strutture cerebrali complesse, come quando si programma in un computer, acquisiamo esperienza di comunicazione con il mondo. Nascono connessioni tra i concetti. Ogni concetto ha dei flag ai quali puoi attribuire ulteriori significati. È così che cresce un sistema di grandi dimensioni, che funziona in modo associativo e taglia i valori non necessari utilizzando gli indirizzi. Tale meccanica deve essere supportata da una struttura di rete molto complessa.

Il nostro pensiero si basa su congetture. Non abbiamo bisogno di contare le variazioni dei pezzi degli scacchi: abbiamo un modello dinamico del gioco degli scacchi che dice dove muoverci. Questo modello è solido, ha anche esperienza di partite di campionato, ma è migliore perché prevede con un po' di anticipo. La macchina ricorda solo ciò che è, il nostro modello è dinamico, può essere avviato e giocato prima della curva.

Quindi, è possibile combinare il cervello e l'intelligenza artificiale, anche se diminuita e ridotta nei diritti, in modo che i compiti creativi rimangano con una persona, e memoria e velocità - con una macchina? Ci sono nove milioni di camionisti negli Stati Uniti. In questo momento, possono essere sostituiti da sistemi decisionali automatizzati: tutte le tracce sono contrassegnate in modo molto ordinato, ci sono persino sensori di pressione sulla pista. Ma i conducenti non vengono sostituiti dai computer per ragioni sociali, e questo è il caso in una varietà di settori. C'è anche il pericolo che il sistema agisca contro gli interessi della persona, anteponendo i vantaggi economici. Tali situazioni, ovviamente, saranno programmate, ma è impossibile prevedere tutto. Le persone prima o poi cadranno nel servizio, le macchine le useranno. Di una persona resterà solo un cervello capace di soluzioni creative. E non deve essere dovuto a una cospirazione di macchine. Noi stessi possiamo spingerci in una situazione simile programmando le macchine in modo che, adempiendo ai compiti che ci siamo prefissati, non tengano conto degli interessi umani.

Elon Musk ha escogitato una mossa: una persona camminerà con uno zaino con potenza di calcolo, a cui il cervello si rivolgerà secondo necessità. Ma per assegnare determinati compiti alle macchine, è necessario il contatto diretto con il cervello. Un cavo andrà dal cervello allo zaino o l'auto verrà cucita sotto la pelle. Allora la persona sarà completamente dotata di memoria e velocità trascendentali. Questo dispositivo elettronico non fingerà di essere una persona nella storia, ma per i datori di lavoro, una persona espanderà le sue capacità. Il camionista potrà permettersi di dormire in macchina: sarà guidato dall'intelletto, che risveglierà il cervello in un momento critico.

Come connettersi al cervello? Abbiamo tutti i mezzi tecnici. Inoltre, centinaia di migliaia di persone stanno già camminando con tali elettrodi per ragioni mediche. Per rilevare il punto focale di un attacco epilettico e fermarlo, vengono installati dispositivi che registrano l'attività elettrica del cervello. Non appena gli elettrodi notano segni di un attacco nell'ippocampo, lo fermano. Negli Stati Uniti ci sono laboratori in cui vengono impiantati tali dispositivi: l'osso viene aperto e una piastra con elettrodi viene inserita nella corteccia di un millimetro e mezzo, al suo centro. Quindi viene installato un altro stampo, viene avvicinata un'asta, viene premuto un pulsante e colpisce bruscamente, con grande accelerazione, lo stampo in modo che entri nella corteccia di un millimetro e mezzo. Quindi tutti i dispositivi non necessari vengono rimossi, l'osso viene suturato e rimane solo un piccolo connettore. Uno speciale manipolatore, che codifica per l'attività elettronica del cervello, consente a una persona di controllare, ad esempio, un braccio robotico. Ma questo viene addestrato con grande difficoltà: una persona impiega diversi anni per imparare a controllare tali oggetti.

Perché gli elettrodi vengono impiantati nella corteccia motoria? Se la corteccia motoria controlla la mano, significa che devi ricevere comandi da lì che controllano il manipolatore. Ma questi neuroni sono abituati a controllare la mano, il cui dispositivo è fondamentalmente diverso dal manipolatore. Il professor Richard Anderson ha avuto l'idea di impiantare elettrodi nell'area in cui nasce il piano d'azione, ma i driver per il controllo delle unità di movimento non sono ancora stati sviluppati. Ha impiantato neuroni nella regione parietale, all'intersezione delle parti uditiva, visiva e motoria. Gli scienziati sono persino riusciti a stabilire un contatto bidirezionale con il cervello: è stato sviluppato un braccio metallico sul quale sono stati installati sensori che stimolano il cervello. Il cervello ha imparato a distinguere separatamente la stimolazione di ciascun dito.

Un altro modo è una connessione non invasiva, in cui gli elettrodi si trovano sulla superficie della testa: ciò che le cliniche chiamano elettroencefalogramma. Viene creata una griglia di elettrodi, in cui ogni elettrodo contiene un microcircuito, un amplificatore. La rete può essere cablata o wireless; le informazioni vanno direttamente al computer. Una persona fa uno sforzo mentale, i cambiamenti nelle potenzialità del suo cervello vengono monitorati, classificati e decifrati. Dopo il riconoscimento e la classificazione, le informazioni vengono inviate ai dispositivi appropriati: i manipolatori.

Un'altra mossa è la socializzazione dei pazienti con disturbi motori e del linguaggio. Nel progetto Neurochat, davanti al paziente viene posta una matrice con lettere. Le sue colonne e righe sono evidenziate e se la selezione cade sulla linea di cui la persona ha bisogno, l'elettroencefalogramma legge una reazione leggermente diversa. La stessa cosa accade con la colonna e la lettera di cui la persona ha bisogno si trova all'incrocio. L'affidabilità del sistema al momento è del 95%. Era necessario assicurarsi che il paziente si collegasse semplicemente a Internet e svolgesse qualsiasi attività, quindi non solo le lettere sono state aggiunte alla matrice, ma anche le icone che indicano determinati comandi. Di recente è stato costruito un ponte tra Mosca e Los Angeles: i pazienti delle cliniche locali hanno potuto stabilire un contatto attraverso la corrispondenza.

L'ultimo sviluppo nel campo dei contatti con il cervello sono i cluster neurosimbiotici, che sono controllati non dalle lettere, ma dalle cellule di memoria di una macchina. Se prendiamo otto celle o un byte, con un tale contatto possiamo selezionare una delle celle e scrivere lì un'unità di informazione. Pertanto, comunichiamo con il computer, scrivendoci lo stesso "40265". Le celle contengono sia i valori che devono essere operati sia le procedure che devono essere applicate a queste celle. Quindi - senza invadere il cervello, ma dalla sua superficie - puoi far funzionare un computer. Gli scienziati dei materiali hanno inventato un filo molto sottile, cinque micron, isolato per tutta la sua lunghezza, e nei suoi nodi sono stati posizionati sensori di potenziale elettrico. Il filo è molto elastico: può essere lanciato su un oggetto con qualsiasi rilievo e quindi raccogliere un campo elettrico da qualsiasi, la più piccola superficie. Questa maglia può essere mescolata con il gel, mettere la miscela in una siringa e iniettata nella testa del topo, dove si raddrizzerà e si siederà tra i lobi del cervello. Ma la miscela non può entrare nel cervello stesso, quindi la nuova idea è di iniettare una rete nel cervello quando sta appena iniziando a formarsi, nella fase embrionale. Quindi sarà nella massa del cervello e le cellule inizieranno a crescere attraverso di essa. Quindi otteniamo un cervello corazzato con un cavo. Un cervello del genere può capire rapidamente in quale area è necessario modificare il potenziale del computer per eseguire determinati compiti o scrivere informazioni nelle sue cellule, poiché interagisce con gli elettrodi dalla nascita. E questo è pieno contatto.