uredi› krajšaj› T:678 M:873 Z:11 [×]

So vaši možgani računalnik?

Odkar smo odkrili, da bi naprave s premetavanjem simbolov lahko reševale probleme, se sprašujemo, ali podobno delujejo tudi možgani.

Dan Falk, MIT Technology Review

Alan Turing se je vprašal, kaj bi potrebovala naprava, da bi »mislila«. Leta 1950 je tako napovedal, da bomo na začetku novega tisočletja govorili o napravah, ki bodo mislile, pa temu ne bo nihče ugovarjal. Če bi naprave lahko razmišljale podobno kot človeški možgani, je bilo popolnoma samoumevno tudi vprašanje, ali možgani nemara delujejo kot stroj. Seveda spužvastega tkiva v človeški lobanji nihče ne bi zamenjal s centralno procesno enoto v prenosniku – a če odmislimo razlike v videzu, so menili nekateri, mogoče obstajajo ključne podobnosti.

Dan Falk

Je novinar, ki piše o znanosti. Živi v Torontu. Med njegovimi knjigami sta tudi The Science of Shakespeare (Znanost pri Shakespearu) in Search of Time (Iskanje časa).

Danes, toliko let pozneje, strokovnjaki niso enotnega mnenja. Čeprav se vsi strinjajo, da naši biološki možgani pripomorejo k našemu zavestnemu umu, so razdvojeni pri vprašanju, kakšno vlogo igra obdelava podatkov – to je ključna podobnost, ki naj bi jo delili možgani in računalniki.

Razprava morda zveni akademsko, vendar kroji resnični svet: prizadevanja, da bi sestavljali naprave s človeku podobno inteligenco, so vsaj delno odvisna od tega, kako dobro poznamo delovanje svojih možganov in v čem so podobni napravam – ali različni od njih. Če bi se pokazalo, da možgani delujejo bistveno drugače od računalnika, bi to pod vprašaj postavilo številne tradicionalne pristope k umetni inteligenci.

Vprašanje bi lahko vplivalo tudi na naše predstave, kdo sploh smo. Dokler možgani in um, ki temelji na njih, veljajo za nekaj enkratnega, bi si človeštvo lahko domišljalo, da je res nekaj zelo posebnega. Če pa bi možgani obveljali za navadno malo bolj zapleteno računalniško vezje, nas bi čakal trd pristanek na realnih tleh.

Strokovnjake smo prosili, naj nam pojasnijo, zakaj so po njihovem mnenju možgani podobni računalniku oziroma zakaj ne.

PROTI: Možgani ne morejo biti računalnik, ker so biološki.

Vsi se strinjamo, da je snov v možganih – ki se je izoblikovala v milijarde let dolgi evoluciji – popolnoma drugačna od tega, kar inženirji v IBM in Googlu vgrajujejo v prenosnike in pametne telefone. Za začetek so možgani analogni. Milijarde nevronov v možganih se vedejo čisto drugače od digitalnih stikal in logičnih vrat v digitalnem računalniku. »Že od dvajsetih let prejšnjega stoletja vemo, da pri nevronih ne gre za preprosto prižiganje in ugašanje,« je poudaril biolog Matthew Cobb z manchestrske univerze v Združenem kraljestvu. »Ko se poveča stimulacija, se okrepijo tudi signali,« je pojasnil. »Stimulirani nevroni se vedejo drugače od vseh računalnikov, kar smo jih kdaj sestavili.«

Blake Richards, nevrološki in računalniški strokovnjak na McGillovi univerzi v Montrealu, se strinja: možgani vse obdelujejo vzporedno in povezano, ne v posameznih intervalih. Nasprotno pa imajo sodobni digitalni računalniki čisto posebno zgradbo na temelju izvirnega von Neumannovega ustroja. Ti večinoma delujejo tako, da korak za korakom opravijo seznam navodil, kodiranih v spominski banki, medtem ko dostopajo do podatkov, shranjenih v posameznih režah za RAM.

»Nič od tega ni niti malo podobno temu, kar se dogaja v možganih,« je rekel Richards. (A možgani nas pogosto presenetijo: v zadnjih letih je nekaj nevrologov trdilo, da lahko celo posamezni nevroni opravijo določene vrste računalniških operacij, kar je primerljivo s funkcijo izključno ali XOR, kot temu pravijo informatiki.

ZA: Seveda! Dejanska struktura ni pomembna.

A morda je to, kar počnejo možgani in računalniki, v osnovi enako, čeprav je zgradba drugačna. »To, kar očitno počnejo možgani, bi povsem primerno opisali kot obdelovanje podatkov,« trdi Megan Peters, kognitivna znanstvenica na kalifornijski univerzi v Irvinu. »Možgani izbruhe – kratkotrajen zagon delovanja, ki traja približno desetinko sekunde –, zvočne valove in fotone spreminjajo v nevronsko aktivnost, ta pa predstavlja podatek.«

Richards, ki se strinja s Cobbom, da možgani delujejo zelo drugače od sodobnih digitalnih računalnikov, kljub temu verjame, da so možgani pravzaprav res računalnik. »Računalnik, kot ta izraz uporabljajo v računalništvu, je preprosto vsaka naprava, ki je zmožna opraviti številne različne računske funkcije,« je pojasnil Richards. V skladu s takšno razlago možgani niso preprosto kot računalnik, temveč so dobesedno računalnik.

Michael Graziano, nevroznanstvenik na univerzi Princeton, se strinja s takšnim videnjem. »Računalnik je nekaj več od običajne predstave, da je to naprava, ki sprejema vhodne podatke, jih obdeluje in na tej podlagi posreduje izhodne podatke. »Računalnik« v tej širši zasnovi je isto kot možgani, počne enake stvari.«

A Anthony Chemero, kognitivni znanstvenik in filozof na univerzi v Cincinnatiju, ugovarja. »Očitno je predstava o računanju sčasoma postala presplošna in izraz sploh nič več ne pomeni,« je poudaril. »Da, možgani delajo in pomagajo, da kaj vemo – vendar to ni več zares računanje.«

ZA: Tradicionalni računalniki resda niso kot možgani, umetne nevronske mreže pa so.

Pri vseh največjih prebojih v današnji umetni inteligenci so sodelovale umetne nevronske mreže. Te s »plastmi« matematične obdelave ocenjujejo vnesene podatke. Povezavam med plastmi pripišejo težo (na kratko bi to lahko pojasnili kot številko, ki ustreza pomenu vsake povezave v primerjavi z drugimi – predstavljajte si, da bi učitelj oceno zaključil na podlagi več testov, vendar bi zadnjemu dal večjo težo). Ta teža se prilagaja, ko je nevronska mreža izpostavljena vse več podatkom, dokler zadnja plast ne pride do izhodnega podatka. V zadnjih letih so se nevronske mreže naučile prepoznavati obraze, prevajati jezike in celo osupljivo dobro sestavljati besedila, kot bi jih napisal človek.

»Umetna nevronska mreža je pravzaprav le model možganov na algoritemski ravni,« je povedal Richards. »To je metoda, s katero poskušajo izdelati model možganov brez upoštevanja nekaterih bioloških podrobnosti delovanja možganov.« Richards je izpostavil, da je bil to eksplicitni namen pionirjev na področju nevronskim mrež, kot so Frank Rosenblatt, David Rumelhart in Geoffrey Hinton: »Še posebej so se posvetili vprašanju, kako razumeti algoritme, ki jih uporabljajo možgani pri uspešni računski obdelavi določenih funkcij.«

Znanstveniki so nedavno razvili nevronske mreže, katerih zgradba je še bolj podobna človeškim možganom. Eden teh pristopov, napovedovalno kodiranje, temelji na izhodišču, da možgani nenehno poskušajo napovedovati, kakšne čutne vhodne podatke bodo prestregli v naslednjem trenutku, in sicer, da »držijo korak« z zunanjim svetom in si tako izboljšajo možnosti za preživetje. To bi pomenilo prednost tudi pri naravni selekciji. Ta predstava je všeč tudi Grazianu. »Namen možganov je, da se človek lahko premika – da lahko vzajemno fizično deluje z zunanjim svetom,« je pojasnil. »To počnejo možgani, to je bistvo, zakaj imamo možgane – da napovedujemo.«

PROTI: Tudi če možgani delujejo kot nevronske mreže, še vedno niso procesorji podatkov.

A vsi se ne strinjajo, da nevronske mreže podpirajo tezo o možganih, ki so kot računalnik. Problematično se jim namreč zdi, da so skrivnostni: ko nevronska mreža reši težavo, včasih ni jasno, kako je prišla do rešitve, zato je težko trditi, da je ta metoda podobna kot delovanje možganov. »Umetne nevronske mreže, ki jih razvijajo Hinton in drugi, so danes tako zapletene, da se dokončni odgovor izmika, četudi bi jih poskušali analizirati in ugotoviti, v katerih delih so se shranjevali določeni podatki in kaj šteje kot njihova obdelava,« je poudaril Chemero. »Čim bolj so zapletene, tem manj obvladljive postanejo.«

Zagovorniki analogije, da so možgani kot računalniki, pravijo, da to ni pomembno. »Ne moreš se sklicevati na 1 in 0,« pravi Graziano. »Porazdeljenost v vzorcu povezljivosti, ki so se ga naučili vsi ti umetni nevroni, pomeni, da je težko strokovno opredeliti, kaj je podatek, kje se shrani in kako je kodiran – vemo le, da obstaja.«

ZA: Možgani so gotovo računalnik, saj je drugi mogoči odgovor samo čarovnija.

Če zagovarjate predstavo, da fizični možgani ustvarjajo um, so računske operacije edini mogoči odgovor, trdi Richards. »Računska operacija je čista fizika,« je pojasnil. »Edino drugo pojasnilo je, da dopustimo možnost nekakšne čarobne duše, duha ali česa podobnega … Samo dve možnosti sta: ali zaženete algoritem ali pa izvajate čarovnijo.«

PROTI: Prispodoba, da so možgani računalnik, ne pojasni, kako izpeljemo pomen.

Ne glede na zapletenost nevronskih mrež podatek, ki steče skoznje, pravzaprav ne pomeni ničesar, meni Romain Brette, teoretični nevrolog z inštituta Vision v Parizu. Program za prepoznavo obraza, na primer, bi označil, čigav je obraz – a konec koncev samo sledi povezavam med dvema nizoma številk. »Še vedno potrebujete nekoga, da iz tega razbere smisel, razmisli in vidi,« je dodal.

To ne pomeni, da možgani ne obdelujejo podatkov – morda tudi jih. »Računske operacije so verjetno zelo pomembne, ko poskušamo pojasniti um, inteligenco in zavest,« pravi Lisa Miracchi, filozofinja na pensilvanski univerzi. Kljub temu poudarja, da to, kar se dogaja v možganih, in to, kar počne um, ni nujno enako. In tudi če so možgani kot računalnik, morda um ni takšen: »Umski procesi niso računalniški, saj inherentno vključujejo tudi pomen, medtem ko ga računalniški procesi nimajo.«

Kakšen je torej odgovor? Vprašanje, ali so možgani kot računalnik, je očitno delno odvisno od tega, kaj si predstavljamo pod računalnikom. A četudi bi se strokovnjaki poenotili o razlagi, odgovora najbrž še ne bo kmalu – morda zato, ker je vprašanje tako tesno povezano s trdovratnimi filozofskimi težavami, kot sta tako imenovani problem uma in telesa ter sestavljanka zavesti. Ali so možgani kot računalnik, se prepiramo zato, ker želimo vedeti, kako je nastal um, želimo razumeti, kaj omogoča določene razporeditve snovi, drugih pa ne. Da ne bi le obstajali, temveč tudi zaznavali.

Copyright Technology Review, distribucija Tribune Content Agency.