Strona używa cookies (ciasteczek). Dowiedz się więcej o celu ich używania i zmianach ustawień. Korzystając ze strony wyrażasz zgodę na używanie cookies, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki.    X

Inżynieria wsteczna mózgu - wyzwanie XXI wieku

Od dziesięcioleci najtęższe umysły na Ziemi poświęcają swój czas dla stworzenia maszyn myślących, czyli komputerów zdolnych do inteligentnego działania. Mimo, że niektóre z istniejących już urządzeń opanowały myślenie w konkretnych i wąskich dziedzinach - np. gra w szachy, to pełne poznanie mózgu jest jeszcze nieuchwytnym celem naukowców i inżynierów.

Wielkie wyzwanie

W 2008 roku NEA (National Academy of Engineering - instytucja non profit działająca przy rządzie Stanów Zjednoczonych) opublikowała listę pięciu największych inżynierskich wyzwań dla ludzkości (ang. grand challenges) - obecnie lista została wydłużona o kilka kolejnych:

  • Bardziej ekonomiczna produkcja energii słonecznej;
  • Zapewnienie energii z fuzji;
  • Opracowanie metod sekwestracji węgla;
  • Zarządzanie cyklem azotu;
  • Zapewnienie dostępu do czystej wody;
  • Przywracenie i poprawa infrastruktury miejskiej;
  • Rozwój informatyki medycznej;
  • Inżynieria lepszych leków;
  • Inżynieria wsteczna mózgu;
  • Zapobieganie terrorowi jądrowemu;
  • Bezpieczeństwo cyberprzestrzeni;
  • Rozwój rzeczywistości wirtualnej;
  • Ulepszenie spersonalizowanego uczenia się;
  • Rozwój narzędzi do odkryć naukkowych.

Na wymienionej liście znalazło się wyzwanie Reverse Engineering The Brain (Inżynieria wsteczna mózgu) polegające na wyjaśnieniu sposobu funkcjonowania mózgu za pomocą inżynierii wstecznej. Jest ono ściśle powiązane ze stworzeniem sztucznej inteligencji i w chwili obecnej intensywnie wspomaga medycynę poprzez poznanie działania mózgu.

Znanym propagatorem tej idei jest Ray Kurzweil - naukowiec i wynalazca, autor wielu książek nt. SI – sztucznej inteligencji, technologicznych osobliwości czy transhumanizmu. Obecnie pracuje jako naczelny futurolog Google i jego zadaniem jest "przynieść rozumienie języka naturalnego do Google". Zaangażowany jest m.in. w:

  • OCR – optyczne rozpoznawanie tekstu,
  • syntezę mowy,
  • rozpoznawanie mowy,

Wspomniane wyżej technologiczne osobliwości to hipotetyczna wizja przyszłości, gdzie rozwój techniki będzie tak szybki, że pozwoli stworzyć sztuczną superinteligencję przewyższającą intelektualnie człowieka, która będzie zdolna tworzyć jeszcze wydajniejsze sztuczne inteligencje itd…

Natomiast transhumanizm to eliminowanie ludzkich słabości i poprawianie działania ludzkiego organizmu z użyciem techniki. Np. inteligentne protezy kierowane bezpośrednim sygnałem z mózgu, implanty przywracające słuch itp.

Ray Kurweil znany jest z tego, że przewiduje różne daty:

  • zapowiedział, że w 1998 roku pojawi się komputer, który wygra w szachy z każdym. Pomylił się tylko o rok, bo pojawił się on w 1997r. (Kasparow vs. Deep Blue - przegrał Rosjanin).
  • przewiduje pełne poznanie mózgu i prawdziwą sztuczną inteligencję. Tą datę przesuwa jednak co jakiś czas. Ostatni raz zrobił to w 2008r., gdzie 2020r. zmienił na 2029r.

Neuroinformatyka

Neuroinformatyka dostarcza narzędzia informatyczne naukowcom badającym działanie mózgu.To dziedzina na skraju fizyki, neurobiologii, matematyki i informatyki. Zwana jest również inżynierią wsteczną mózgu.

Organizacją definiującą neuroinformatykę jest INCF (International Neuroinformatics Coordination Facilitiy), która zrzesza i koordynuje grupy badawcze.

Do prowadzenia badań w zakresie neuroinformatyki potrzebne są:

  • wiedza o fizjologii, anatomii i biochemii systemu nerwowego,
  • wiedza o mózgu na poziomie systemów/kognitywnym/psychologicznym,
  • doświadczenie w pracy w “mokrym” labolatorium neurobiologicznym (np. EEG),
  • matematyka na zaawansowanym poziomie, w szczególności w zakresie algebry liniowej, statystyki, analizy systemów dynamicznych, modelowania stochastycznego,
  • umiejętność programowania w językach wysokiego poziomu,
  • znajomość technik obrazowania i analizy obrazów,
  • znajomość powszechnie stosowanych modeli neuronu i sieci neuronowych,
  • wiedza o podstawowych technikach modelowania i symulatorach.

Narzędzia neuroinformatyki

Neuroinformatyka wykorzystuje kilka narzędzi do badania mózgu:

  • PET - Pozytonowa Tomografia Emisyjna – technika obrazowania mózgu, nie wykorzystuje zewnętrznego promieniowania, pacjentowi podaje się substancję promieniotwórczą.
  • MRI - Obrazowanie magnetyczno-rezonansowe, opiera się na jądrowym rezonansie magnetycznym.
  • fMRI - Funkcjonalny magnetyczny rezonans jądrowy, wyspecjalizowana odmiana MRI

Neuronauka w Polsce

  • dr hab. Piotr Jerzy Durka zorganizował pierwsze w Polsce studia neuroinformatyczne na Uniwersytecie Warszawskim.
  • prof. Włodzisław Duch - fizyk teoretyk i autorytet w dziedzinie kognitywistyki i neurobiologii. Wykłada na Uniwersytecie Mikołaja Kopernika.
  • Działające do lutego 2011 roku internetowe forum dyskusyjne kognitywistyki (niestety zostało zamknięte).
  • Dla wyjaśnienia, kognitywistyka to dziedzina nauki zajmująca się zjawiskami dotyczącymi działania umysłu, a w szczególności ich modelowaniem.

    Co wiemy o mózgu

    Mózg jest genialną maszyną liczącą, a poznanie samej tylko jego budowy jest dużym wyzwaniem. Naukowcom udało się ustalić i podać w liczbach kilka faktów.

    Mózg to sto miliardów neuronów. Z każdego neuronu wyrasta średnio dziesięć tysięcy dendrytów o łącznej długości kilku milionów kilometrów. Na końcach każdego dendrytu znajduje się synapsa, a każda synapsa ma około tysiąca punktów transmisji, które pozwalają łączyć się z innymi komórkami. Ten zamknięty obwód stanowi sto bilionów połączeń synaptycznych, a
    istnieją jeszcze komórki pomocnicze, których liczba jest 10-cio krotnie większa od połączeń synaptycznych!

    Projekty związane z badaniem mózgu

    Najgłośniejszy projekt z zakresu symulacji mózgu to Blue Brain Project. Henry Markram buduje w Szwajcarii sztuczny mózg. Na razie zbudował dokładną symulację jednej kolumny nowej kory mózgowej myszy. Obecna symulacja jest na poziomie komórkowym. Symulacja jednego neuronu wymaga całego komputera klasy PC. Cała symulacja odbywa się na IBM Blue Gene z 8000 procesorów. W 2020 roku po 10 latach ma być zasymulowany cały mózg.

    Uczeni z japońskiego Okinawa Institute of Technology Graduate University oraz niemieckiego Forschungszentrum Jülich podjęli się próby symulacji aktywności największej jak do tej pory sieci neuronowej, wykorzystując do tego celu Fujitsu K computer – maszynę o mocy obliczeniowej 10,5 PFLOPS, zajmującą jeszcze w zeszłym roku pierwsze miejsce na liście Top500 superkomputerów. Więcej na ten temat pisał Adam Golański (eimi) w jednym z newsów na łamach portalu DP.

    Badacze z laboratoriów HP znaleźli sposób na to, aby zaprząc wynalezione kilka lat temu memrystory do zbudowania układu elektronicznego, który zachowuje się jak biologiczny neuron (a przynajmniej jego abstrakcyjny model). Powstałe w ten sposób urządzenie – neurystor – przechowuje informacje w podobny do neuronu sposób. eimi pisał też o tym.

    Osiągnięcia neuronauki i inżynierii wstecznej mózgu

    Niektóre z maszyn myślenie opanowały do konkretnych wąskich umiejętności – np. gra w szachy, jednak pełne poznanie mózgu jest jeszcze nieuchwytnym celem.

    Badania neuroinformatyków pomogły lub w dalszym ciągu pomagają tworzyć użyteczne wynalazki:

    • Implant ślimakowy przywracający słuch.
    • Proteza kończyn reagująca na sygnały z mózgu.
    • Sztuczne serce.
    • Przywracaniem wzroku.
    • Sztuczna siatkówka oka – światłoczułe chipy.
    • Elektrody stymulujące w leczeniu choroby Parkinsona.
    • Nanoboty pozwalające diagnozować choroby czy tworzyć leki.
    • Symulacja oddziaływań białek w komórkach będzie nowym sposobem projektowania i testowania leków.
    • Prognozowanie skutków trzęsienia ziemi w sposób, który mógłby pomóc w ewakuacji i planach odbudowy dzięki zaawansowanym technikom symulacji.
    • Komunikacja z komputerem bez pośrednictwa np. klawiatury i myszki.
    • Inteligentne budynki.
    • Rozpoznawanie pisma i mowy.
    • Synteza mowy.
    • Rozpoznawanie obrazów (twarz, sylwetka - Kinnect).

    Czy to jeszcze fikcja czy już rzeczywistość?

    Mała gra skojarzeń:

  • film „Matrix” – wirtualna rzeczywistość
  • film „Incepcja” – manipulowanie ludzkimi snami i myślami w określonym celu -> http://www.dobreprogramy.pl/Koniec-prywatnosci-nawet-sny-mozna-odczyta...
  • Na koniec zostawię was z tym pytaniem. Czy to jeszcze fikcja czy już rzeczywistość? 

    sprzęt oprogramowanie programowanie

    Komentarze

    0 nowych
    dzikiwiepsz   11 #1 09.11.2013 21:47

    Jedno jest pewne technologia postępuje, nie długo takie cuda jak w star wars czy matrix będą realne i używane :)

    mordzio   14 #2 09.11.2013 21:50

    @dzikiwiepsz: Niestety my tego nie dożyjemy :)

    Songokuu   14 #3 09.11.2013 23:05

    Gdyby tylko ludzkość skupiła się na rozwoju tych gałęzi nauki i technologii.
    A tak to wiele nowości trafia w ręce zwykłych śmiertelników przypadkiem bo akurat zrobili coś dla armii ale się im nie przydało.
    Nie, no tutaj przesadzam ale tyle kasy ile idzie na badania nad techniką militarną to szok.

    @mordzio

    Ciekawe czy Disney jednak to wszystko zobaczy :)

    Fanboj O   6 #4 09.11.2013 23:24

    Żeby tylko zbyt dobrze nie zasymulowali mózgu, bo okaże się, że powstaną AI na miarę Bendera z Futuramy.

    jedfox   2 #5 09.11.2013 23:32

    @Songokuu
    Wątpię, by Disney, to kiedykolwiek zobaczył - co najwyżej z zaświatów (jeśli coś takiego istnieje). Ciało Disneya zostało skremowane po jego śmierci. To, że jego ciało zostało zamrożone to mit.

    Wracając do tematu, według mnie, największym problemem będzie utworzenie takiej sztucznej inteligencji, która będzie miała własność świadomość. Mam nadzieję, że nie dojdzie wtedy do błędu, który mógłby nam zagrozić (coś jak SkyNet).

    djDziadek   16 #6 10.11.2013 08:29

    Ludzie określili prusaki (najlepiej przystosowany do przeżycia gatunek) jako szkodniki, ciekawe czy SI nie zakwalifikuje tak naszego gatunku...

    Frankfurterium   9 #7 10.11.2013 11:26

    @jedfox
    "największym problemem będzie utworzenie takiej sztucznej inteligencji, która będzie miała własność świadomość"

    A po jaką cholerę taką tworzyć? Pisarze SF od dekad trąbią o wadach takiego podejścia, a plusów zbyt wielu nie ma.

      #8 10.11.2013 12:42

    "produkcja energii słonecznej" - tym zajmuje się Słońce :)

    Scorpions.B WSPÓŁPRACOWNIK  20 #9 10.11.2013 13:52

    "Wspomniane wyżej technologiczne osobliwości to hipotetyczna wizja przyszłości, gdzie rozwój techniki będzie tak szybki, że pozwoli stworzyć sztuczną superinteligencję przewyższającą intelektualnie człowieka, która będzie zdolna tworzyć jeszcze wydajniejsze sztuczne inteligencje itd…"

    No właśnie i tego się obawiam. Sztuczna inteligencja, która przewyższa naszą. Czy nie zostaniemy uznani jako element nie potrzebny, zbyt słaby, szkodzący?

    @dzikiwiepsz
    Chciałbym, aby świat przyszłości wyglądał identycznie jak ten w Star Wars. Własny miecz świetlny, sokół milenium(w Polsce przerobiony na gaz :P), no i bycie Jedi :D

      #10 10.11.2013 18:37

    Pojedynek "Kasparow vs. Deep Blue" to zły przykład. Sztuczna inteligencja to forma autonomii i samodzielnego podejmowania decyzji. Deep Blue sam siebie nie przeprogramowywał. Dane cały czas były modyfikowane i podsuwane przez zespół ludzi. Deep Blue bardziej przypominał zaawansowany system ekspertowy niż sztuczna inteligencję. W zasadzie nawet się do niej nie zbliżył.

      #11 10.11.2013 19:44

    "zapowiedział, że w 1998 roku pojawi się komputer, który wygra w szachy z każdym. Pomylił się tylko o rok, bo pojawił się on w 1997r. "

    Nie wiem, jak z Wy, ale ze mną ten komputer do tej pory nie grał, co oznacza, że nie wygrał z każdym (jestem potencjalnie falsyfikatorem tego zdania) ;-)

    Shaki81 MODERATOR BLOGA  37 #12 10.11.2013 20:48

    Ale jakie to hipotetyczne dywagacje, przecież część z tych wynalazków to działające urządzenia. A porównanie do Matrixa czy incepcji jak najbardziej na miejscu.

    SebaZ   15 #13 10.11.2013 22:23

    Futurologia z definicji jest stawianiem hipotez w odniesieniu do przyszłości. Wspomniane wynalazki jeszcze niedawno były tylko ideą, a teraz są działającymi urządzeniami.

    eimi REDAKCJA  16 #14 11.11.2013 12:54

    Cały problem z badaczami AI i umysłów, że są uwiązani do fetyszy własnej epoki. Tymczasem ani mózg nie jest komputerem, ani świadomość nie jest własnością inteligencji.

    Zainteresowanym tematem polecam świetną powieść "Ślepowidzenie" Petera Wattsa.

    LonngerM   11 #15 11.11.2013 13:02

    Ostatnio rozmawiałem z moim dziadkiem o rozwoju technologii... Urodził się i wychowywał się na wsi - bez prądu, kanalizacji, wodę nosili ze studni, a światło dawała lampa naftowa... A teraz? Jest on według mnie przedstawicielem pokolenia, którego już nie będzie - był świadkiem wyjścia ze średniowiecza i wejścia w kosmiczną technologię...:)

    januszek   18 #16 11.11.2013 13:15

    To wszystko jest oparte na błędnym założeniu, które doprowadziło nas do tego, że staramy się stworzyć/wyprodukować sztucznego człowieka. Obawiam się, że tym założeniem jest nasz androcentryzm - nasza największa wada. Czy rozpoznalibyśmy istotę inteligentną w czymś co pozbawione jest rąk, nóg, oczu i ust? Oddam głos Golemowi XIV:
    "Pomyliliście dwie zupełnie różne rzeczy, uznając stopień złożoności budowanego oraz jego stopień doskonałości za cechy nierozłączne. Glon macie za prostszy — a więc prymitywniejmy, a więc niższy od orła. Lecz ów glon wprowadza fotony Słońca w związki swego ciała, on obraca opad kosmicznej energii wprost w życie i będzie dlatego trwał po kres Słońca, on żywi się gwiazdą, a czym orzeł? Myszami, jako ich pasożyt, myszy zaś korzeniami roślin, więc lądowej odmiany glonu oceanicznego, i z takich piramid pasożytnictwa cała biosfera się składa, bo zieleń roślinna jest jej opoką życiową, więc na wszystkich poziomach tych hierarchii trwa ciągła zmiana gatunków, pożeraniem się równoważących, bo utraciły łączność z gwiazda, i sobą, a nie nią tuczy się wyższa złożoność organizmów, więc jeśli już koniecznie chcecie tu perfekcję czcić, podziw należy się biosferze: kod powołał ją, aby w niej cyrkulować i rozgałęziać się, skandowaniem na wszystkich jej piętrach, jako chwilowych rusztowaniach, wikłających się, lecz energią i użyciem jej coraz prymitywniejszych."

    elik1028   4 #17 11.11.2013 19:56

    Terminator czy Matrix, ciekawe do czego nam bliżej...

      #18 11.11.2013 21:03

    Wśród wymienionych przez autora inżynierskich wyzwań jest chyba jeden błąd. Chodzi o sekwestrację dwutlenku węgla, a nie węgla.

      #19 11.11.2013 21:25

    A potem do cywilizacji Zachodu wszedł socjalizm i ludzie przestali w ten kosmos latać.

      #20 11.11.2013 21:38

    Z tym Kasparovem to już nie raz wspominano, że maszyna w czasie pojedynku była przeprogramowywana, więc trudno uznać ten mecz za jednoznaczny.

    rradek   9 #21 12.11.2013 00:02

    Ja jestem na dobrych programach czy na NIE DO WIARY?

    budda86   9 #22 12.11.2013 12:37

    Akurat umiejętność gry w szachy nie musi mieć niczego wspólnego z inteligencją, a tym bardziej ze świadomością. W końcu istnieje skończona liczba możliwych do wykonania ruchów w każdej partii, więc wystarczy odpowiednia moc obliczeniowa.