Elektronski mozak ili bela tehnika

Jedini način da digitalna mašina povrati poštovanje koje je nekada imala, jeste da stigne do cilja koji su njeni konstruktori zacrtali – da u potpunosti simulira proces mišljenja u ljudskom mozgu

Voja Antonić

Pre nepune četiri decenije kompjuter je bio svetinja kojoj je smela da priđe samo mala grupa povlašćenih. Običan čovek nije ni znao kako on izgleda, šta sve može a još manje na kom principu radi. Tada, zapravo, nije ni postojao izraz “kompjuter” ili “računar”. Sa puno strahopoštovanja, ljudi su ga zvali “elektronski mozak”.

Danas je taj “mozak” nezamislivo mnogo dobio na brzini i snazi, ali je izgubio poštovanje široke publike i spušten je na nivo onoga što zovemo bela tehnika. Ipak, još uvek možemo da se zapitamo koliko smo daleko od dana kada će kompjuter postati pravi elektronski mozak. Da li će ikada moći da komunicira sa svojim korisnikom kao sa sebi ravnim, ili čak da postane superioran i da nadmaši naše mentalne granice?

Osnovni problem koji se nameće pred konstruktore jeste taj da oni nemaju na raspolaganju milijardu godina, koliko je priroda imala da u procesu evolucije razvije centralni nervni sistem. Srećom, nauka ima načina da napreduje brže, pa su i rezultati očigledniji. Sredinom prošlog veka, samo u toku jedne generacije je načinjen kvalitativni pomak u grubom definisanju arhitekture centralne procesne jedinice (CPU), a sledeća generacija je načinila i kvantitativni napredak u brzini, količini memorije, pouzdanosti, pristupačnosti, masovnosti primene, pa i u tehnici razvoja softvera.

Kako to radi mozak…

Da bismo mogli da simuliramo rad ljudskog mozga, moramo najpre da znamo kako on radi. Mada smo još daleko od toga da shvatimo proces mišljenja, neki uspešni koraci su načinjeni i imamo matematičke modele kojima možemo da objasnimo kako neuroni generišu električne impulse u mozgu (dva naučnika sa Kembridža su dobila Nobelovu nagradu za istraživanje na tu temu), čak i matematičke modele kojima objašnjavamo kako neuroni prikupljaju informacije.

Neuroni su nervne ćelije koje su povezane u mreže i koje međusobno komuniciraju preko sinapsi, hemijskih “prekidačkih elemenata” u mozgu. Zgodna je analogija između tranzistora u mikroprocesoru, u kojima kanal sorce-drain biva otvoren ili zatvoren kapijom (gate), jer se i veza između neurona (od aksona do dendrita) uspostavlja ili prekida u zavisnosti od toga da li hemijska kapija, koja se zove sinapsa, odlučila da propusti impuls (pored hemijskih, postoje i električne sinapse, koje su brže, ali one mogu da obavljaju samo primitivne refleksne radnje). Mozak je dakle, kao i kompjuter, digitalna mašina, ali još uvek nemamo teoriju po kojoj bismo mogli da digitalnom mašinom koju smo sami stvorili simuliramo onu koju nam je podarila priroda.

U razvoju mozga, prvi korak koji je priroda načinila je cefalizacija, u kojoj je, kroz mnogo generacija primitivnih organizama, nervno tkivo koncentrisano na jednoj strani organizma, čime je olakšano kretanje u jednom smeru (ovaj proces zapažamo i danas kod nekih crva). Tako je formirana glava sa čulima, a nervni čvorovi su postajali sve složeniji jer su opstajavale samo vrste koje su bile sposobne za složenije forme ponašanja. U daljem evolutivnom procesu, na primitivnom mozgu je odvojen prednji deo koji je preuzeo kognitivne (opažajne) funkcije, a to zapažamo kod današnjih riba (na crtežu je primer mozga ajkule). Sa prelaskom na kopno, na kome su živi organizmi nalazili više izazova a manje uslova za opstanak, taj prednji deo je počeo naglo da se razvija i kod ljudi on sada zaprema najveći deo mozga. Zove se neokorteks i u njemu su centri za instinkte, uzgajanje potomstva, društveno ponašanje i složene opažajne funkcije. Neokorteks se pokazao toliko uspešnim i efikasnim u borbi za opstanak, da je kod sisara broj neurona u njemu uvećan oko hiljadu puta.

Ako bismo pogledali površinu našeg neokorteksa pod jakim mikroskopom, videli bismo da je on napravljen od oko milion sićušnih podsklopova, koji su zapravo mali nervni centri koje možemo da uporedimo sa kompaktnim procesorskim modulima. Iz nekog razloga ovi moduli moraju da se nalaze na površini mozga, a u evoluciji je njihov broj tako brzo rastao da je lobanja uskoro postala tesna, pa je površina mozga počela da se nabira i tako smo dobili moždane vijuge.

Naučnici rado upoređuju neokorteks sa velikim klavirom, a svaki od ovih centara sa dirkom koja svira po jednu notu. Naravno da nije lako svirati na klaviru sa milion dirki, ali kada to naučimo (za šta nam je potrebno vaspitanje i strpljivo obrazovanje), onda na njemu možemo da zasviramo simfoniju, koju čine naša osećanja, opažanja, svest, kreativnost i celo naše biće. Ali, veština sviranja te simfonije ne leži samo u obrazovanju, već i u genetici – neki su rođeni tako da im lakše “ide od ruke” sviranje na tom klaviru, a nekima to nikada neće uspeti kako treba, pošto priroda i dalje eksperimentiše i usavršava neokorteks. Evolucija je nemilosrdna, jer ona može da bude efikasna samo ako pravi nasumične poteze, a surova borba za opstanak će učiniti da opstanu samo jedinke koje umeju da sviraju na svom klaviru.

Svaki od ovih milion modula sadrži veliki broj neurona, koji se kao niti međusobno prepliću. Na svakom mestu na kojima se oni dodiruju može da se formira sinapsa, logičaka kapija o kojoj smo govorili; svaki od neurona sadrži oko deset hiljada sinapsi. Preko sinapsi neuroni međusobno komuniciraju, ali ne nasumično, jer na neki čudesan način svaki neuron uspeva da se obrati nekom tačno “adresiranom” neuronu. Čak i ako ne uspe odmah u tome, on će pronaći zaobilazni put da to učini.

Ono što najviše fascinira istraživače mozga, jeste raznovrsnost neurona. Kao što u šumi ne postoje dva jednaka drveta, pa ni dve grane ili dva lista, tako u mozgu ne postoje dva jednaka neurona. Ono što ih čini jednakim jeste njihova priroda, genetski definisan pattern koji je za svaku jedinku specifičan. Ljudi se ne razlikuju mnogo po tim paternima, ali neke razlike ipak postoje (ako, naravno, izuzmemo jednojajčane blizance). Mnogo je veća razlika u paternima između životinjskih vrsta i to je razlog što nam nije lako da se sporazumemo s njima.

…a kako kompjuter

Danas postoje superkompjuteri iz serije Blue Gene, koji sadrže i do 120.000 procesora i koji su u procesorskoj snazi, računatoj po broju obrađenih bitova u sekundi, već dostigli ljudski mozak, čija je “procesorska snaga” oko 10 kvadriliona (10*10¹⁵) bitova u sekundi. Poslednji iz serije superkompjutera Blue Gene/Q, višestruko će premašiti ovaj rezultat. Ova superiornost neće biti postignuta bez visoko plaćene cene, jer je potrošnja ovakvog superkompjutera oko 6 MW (što je dovoljno za snabdevanje 5000 kuća strujom), a ljudski mozak troši samo 10 W!

Nažalost, Blue  ne može da podražava ljudski mozak. Jedan od razloga je taj što prosta procesorska snaga ne pruža konačan odgovor na pitanje koliko brzo će sistem raditi. Kompjuterski sistem je, grubo rečeno, tako organizovan da svi podaci prolaze kroz centralnu procesnu jedinicu koja, budući da može da obrađuje samo po jedan podatak u jednom taktu, predstavlja usko grlo u procesu obrade, a neuronska mreža podržava savršeno paralelnu obradu, organizovanu tako da nigde ne postoji usko grlo. Osim toga, i najmanja greška u kompjuteru lako dovodi do kraha sistema, a neuronska mreža u našem mozgu je redundantna, što znači da lako izlazi na kraj sa izvesnom količinom greškaka u obradi i prenosu informacija.

Čak i ako bismo imali dovoljno brze kompjutere, ne bismo se ni za pedalj približili zacrtanom cilju, jer još nemamo ni približan model, čak ni ideju za izradu algoritama po kojima će program raditi. Ako bismo to imali, ne bismo čekali brze kompjutere, nego bismo za početak bili zadovoljni i kompjuterom s kojim bismo mogli da uspostavimo veoma sporu komunikaciju, naravno ako bi se pokazalo da su algoritmi delotvorni i da smo pronašli “ključ” po kome radi naš mozak.

Istina je da danas već postoje matematički modeli za veštačke neuronske mreže (ANN), koji daju ograničene rezultate u nekim oblastima (upravljanje vozilima, prepoznavanje oblika, robotika, pa čak i filtriranje spam poruka), ali to su samo fragmenti onoga što se smatra konačnim ciljem. Ova oblast je još uvek tako slabo uspostavljena, da istraživači još uvek ne mogu ni da se slože oko definicije veštačke neuronske mreže.

Zanimljivo je pitanje do kakvih rezultata bi doveo eventualni uspeh u projektovanju sistema koji bi u potpunosti podražavao proces ljudskog mišljenja. Verovatno bismo onda lako mogli da načinimo i kvantitativni skok pa da napravimo superinteligentni um, ali nije lako prognozirati do čega bi to dovelo. Umesto da se upustimo u spekulacije na tu temu, radije ćemo vas uputiti na zanimljiva dela iz oblasti naučne fantastike koja se time bave.

 Izvor: PC PRESS