Mikor tudjuk már pikk-pakk feltölteni az agyunkba a B-212-es helikopter pilótaprogramját?

Nincsen jövőnk tudomány nélkül, nincsen Qubit nélkületek. Támogasd a munkánkat!

„Sofie Amundsen hazafelé tartott az iskolából. Egy darabon még együtt mentek Jorunnel, a barátnőjével, és a robotokról beszélgettek. Jorunn szerint az emberi agy olyan, mint egy bonyolult számítógép. Sofie ebben ugyancsak kételkedett. Azért az ember mégiscsak több, mint egy gép?”

– Jostein Gaarder: Sofie világa

Országok, államközi szervezetek és magáncégek költik dollárok milliárdjait az emberi agy feltérképezésére és digitalizálására. Az olyan fejlesztések, mint Elon Musk Neuralink projektje, vagy Ray Kurzweil szingularitást dicsőítő művei azt sugallják, hogy a jövő karnyújtásnyi távolságra van, nemsokára be is kopog, és onnantól fogva úgy kezelhetjük az emberi agyat, mint egy USB-s pendrive-ot. A tanulás csak annyira lesz bonyolult, mint egy fájlmásolás a Total Commanderrel, és úgy gyógyíthatjuk az Alzheimer-kórt, mintha egy töredezettség-mentesítő szoftvert futtatnánk egy merevlemezen. 

Jól hangzik – kár, hogy beláthatatlanul messze van. A hozzáértők szerint évszázadokig is eltarthat, hogy feltérképezzük és megértsük az agy működését. Ami meg a digitalizálást illeti, a computerwelt és a mensch machine gondolatisága legfeljebb a Kraftwerk-slágerekben működik, a valóságban nem.

Egyáltalán: honnan jött az ötlet, hogy az emberi agy és a tudatosság működése rokonítható a számítógépekével?

Signal to noise

Az információelmélet, amely szerint az emberi agy és az emberi szervezet működése analóg az információáramláséval, az 1940-es években született. Onnantól vált elfogadottá, hogy az idegrendszer által közvetített üzeneteket az információval, az agy működését pedig az információfeldolgozó rendszerekével állítsuk párhuzamba.

Az elmélet megalapozottnak tűnik: mivel az idegek által leadott jelek megfeleltethetők az elektromos energia impulzusainak, az idegrendszer működése is felfogható a zajos csatornán zajló diszkrét kommunikációként. Az idegrendszer tanulmányozása ezért nemcsak fiziológiai, hanem információelméleti kutatás is volt; a kutatók úgy vélték, hogy az agynak hatalmas adatfeldolgozó kapacitása lehet.

Fotó: FANATIC STUDIO/GARY WATERS/SCIEN/Science Photo Library via AFP

Ez a megközelítés ágyazott meg számos, ma még fejlesztés alatt álló vagy csak elméletben létező technológiának – például az agy-számítógép-interfészeknek vagy a tudatfeltöltésnek. Ezen a téren ígéretes részeredményekkel büszkélkedhetünk: lebénult betegek kaphatnak gondolatvezérlésű művégtagokat, és agyi implantátummal felszerelt majmok irányíthatnak gondolatvezérlésű videójátékokat. Hajlunk is rá, hogy ezeket az információelméleti analógia bizonyítékaként kezeljük: lám, az emberi agy csakugyan számítógépként működik, ha kommunikálni tud a számítógépekkel, ahogyan a nagyszerű Tank is pillanatok alatt feltölti Trinity agyába a B-212-es helikopter pilótaprogramját a Mátrixban:

Amikor felmérték, hogy az úgynevezett intelligens és/vagy tudatos tevékenység, például az olvasás vagy a zongorázás mennyi adatot mozgat meg, azt találták, hogy a maximális adatátviteli sávszélesség másodpercenként legfeljebb 50 bit lehet. Ezt úgy állapították meg, hogy az átlagos olvasási sebességet percenként 300 szóban adták meg, vagyis másodpercenként 5 szóban; és ha egy szó átlagosan 5 karakter, és egy karakter információtartalma 2 bit, az összesen 50 bit másodpercenként. Ez persze egyénenként és feladattípusonként is változik; a friss kutatások azt állítják, hogy az emberi érzékszervek 11 millió bitnyi információt dolgozhatnak fel másodpercenként.

A tudatosság tömörítése

Hogy a be- és kimeneti adatokat a szervezet hogyan dolgozza föl, az máig nem világos, de mivel a másodpercenkénti 11 millió bitből a tudatos feldolgozás után csupán 50 bit marad, joggal merül föl a kérdés: mi történik a többi információval?

Tizenegymillió bit kontra ötven bit – látható, hogy (ha ragaszkodunk az információelméleti analógiához) a tömörítés mértéke elképesztő. Bár elképzelhető, hogy a két értéket a szakértők nem pontosan állapították meg, az észlelt és a tudatosan feldolgozott információ mennyisége között több nagyságrendnyi különbség van, és ekkora különbséget már nem lehet a mérési pontatlanságok számlájára írni.

Ha elfogadjuk, hogy az agyunk képes elvégezni ilyen nagyságrendű tömörítést, két további problémával szembesülünk:

  • Meg kell határoznunk, hogy a tömörítés mennyi idő alatt zajlik le. Az érzékszervek által felfogott inger nagyjából fél másodperces késleltetéssel tudatosul az elménkben. A késleltetés ellensúlyozását szolgálják a reflexeink, amik kevesebb mint egytized másodperc alatt, a tudatosság megkerülésével reagálhatnak a külső ingerekre. Az érzékszervi benyomásaink feldolgozása és tömörítése látszólag ebben a fél másodperces időablakban zajlik le.
  • Meg kell határoznunk, hogy honnan származik a tömörítéshez szükséges számítási teljesítmény. Erre a problémára az agyunk nagyjából százmilliárd idegsejtje adhat megoldást; ezek több ezer más idegsejthez kapcsolódnak. Ha ezeket processzorként, azaz feldolgozóegységként kezeljük, elképzelhető, hogy az agyunk másodpercenként százmilliárd műveletet hajt végre, ami valóban lenyűgöző teljesítmény.

Az észlelt és a feldolgozott adatok mennyiségi különbségéből arra következtethetünk, hogy az információfeldolgozás nagy része a tudatos észlelésen kívül zajlik – akárcsak a legtöbb testi funkció. Az agyi áramköreinket egész életünkben arra trenírozzuk, hogy egyes műveleteket ösztönösen, tudatos beavatkozás nélkül hajtsanak végre. Ha sétálunk, nem kell odafigyelnünk minden lépésünkre, és a be- és kilégzésünket is feltétlen reflexek működtetik.

Fotó: VICTOR HABBICK VISIONS/SCIENCE P/Science Photo Library via AFP

Ezekhez a műveletekhez nincs szükség tudatosságra – szerencsére, mert a jelek szerint a tudatos gondolkodás információfeldolgozási képességét ezek a műveletek amúgy is meghaladnák. Ha az alapműveleteket is a tudatosságnak kéne végrehajtania, ott állnánk megfulladva.

Mi fér a fejünkbe?

A sok feltételes mód oka, hogy még ma sem értjük pontosan az agyi idegsejtek és szinapszisok működését és információhordozó funkcióit. Csak hozzávetőleges becslésekbe bocsátkozhatunk arról, hogy mennyi információt tárolhatnak ezek a szinapszisok.

Ha abból indulunk ki, hogy az agy térfogata nagyjából 350-450 köbcentiméter, megbecsülhetjük, hogy mennyi információt képes tárolni. A Bousso-féle holografikus elmélet szerint – amit Raphael Bousso, a Kaliforniai Egyetem Berkeley Központjának elméleti fizikusa írt le 1999-ben, és az univerzum információtartalmát vizsgálja – ekkora területen maximum 1070 bitnyi információt foglalhat magába (igaz, ahhoz, hogy kihasználja a teljes kapacitást, az agynak fekete lyukká kéne változnia – de ez már egy másik történet).

Ha ugyanekkora térfogatú szobahőmérsékletű vizet vizsgálunk – írja a témával foglalkozó cikkében Scott H. Young –, megállapíthatjuk, hogy az legfeljebb 1025 bitnyi információt tárolhat. Ez még így is egy jotabájtnyi adatot jelent: 7-8 nagyságrenddel többet, mint amennyi az egész interneten található. Nyilvánvaló, hogy az agyunk nem tárolhat ilyen sok adatot, már csak azért sem, mert az agy nemcsak adatfeldolgozással és -tárolással foglalkozik: a fő feladata a test működtetése, az életfunkciók fenntartása. De tegyük fel, hogy az agy annyi információt képes tárolni, ahány szinapszisa van – és még mindig marad százbillió bitnyi, vagyis sokszor tíz terabájtnyi adat.

Megtalálni Beethovent a szürkeállományban

Amikor olyan jeleneteket látunk, mint Elon Musk videójátékozó majma vagy a drónpilóta, aki kézmozdulatok és külső kiegészítők nélkül, pusztán az agyhullámaival irányítja a repülő járműveket, könnyű elhinni, hogy az agy-számítógép-interfészek létezése egyben a tudatfeltöltés és az információelméleti megközelítés igazolása is. De nem ez a helyzet – pontosabban a helyzet nem ennyire egyszerű.

Fotó: SERGII IAREMENKO/SCIENCE PHOTO L/Science Photo Library via AFP

Robert Epstein, a kaliforniai Technológiai és Viselkedéstudományi Intézet vezetője, a Psychology Today korábbi főszerkesztője szerint a helyzet olyannyira nem egyszerű, hogy nyugodtan el is felejthetjük (bocsánat: törölhetjük) az eddig olvasottakat.

„Nem számít, milyen keményen próbálkozunk, az agykutatók és a kognitív pszichológusok sosem fognak másolatokat találni az emberi agyban Beethoven V. szimfóniájáról, ahogy nem fognak rábukkanni a szavak, képek, nyelvtani szabályok vagy bármilyen környezeti hatás másolataira sem. Az emberi agy természetesen nem üres, de nem tartalmazza azokat a dolgokat, amit a többség hisz: még olyan egyszerű dolgokat sem, mint amilyenek az emlékek. Több ezer év idegtudományi kutatása sem fogja megtalálni egy egydolláros képét az agyban tárolva, mivel nincs ott semmi, amit megtalálhatnának.”

– így kezdődik Epstein cikke (The empty brain), amiben darabokra szedi az információelméleti megközelítést. Epstein szerint nem adatként tárolható emlékeink vannak, hanem érzékszerveink, reflexeink és tanulási mechanizmusaink; ezzel kezdünk a születéskor, és ez nem is olyan kevés. Ha bármelyikkel problémánk lenne, alighanem akadályokba ütközne a túlélésünk.

Hogy mi nincs a születésnapi kezdőcsomagunkban? Információk, adatok, szabályok, szoftverek, reprezentációk, algoritmusok, programok, modellek, emlékek, képek, processzorok, kódolók és dekódolók, szimbólumok és pufferek – vagyis azok az összetevők, amelyek a számítógépek intelligens viselkedéséhez szükségesek. És nemcsak születéskor nem rendelkezünk velük: később sem fogunk.

Az agy – írja Epstein – máshogy működik. Nem tároljuk a szavakat vagy a szabályokat, ami leírja, hogy hogyan kezeljük őket. Nem hívunk elő képeket a memóriaregisztereinkből, ha visszaemlékszünk valamire. A számítógépek a világ szimbolikus reprezentációjával dolgoznak, fizikai memóriájuk van, és algoritmusok irányítják őket. Az ember máshogy működik. Hogy akkor miért ilyen felkapott az információelméleti megközelítés? Mert ez a csúcstechnológia.

A mesterségesintelligencia-szakértő George Zarkadakis 2015-ös könyvében (In Our Own Image: Savior or Destroyer? The History and Future of Artificial Intelligence) leírta, hogy az elmúlt kétezer évben az emberiség legalább hatféle metaforát használt az emberi intelligencia leírására. Lássuk, mik ezek:

  • Porból lettünk (plusz Isten). Az egyik legkorábbi elmélet a Bibliából származik; eszerint az embereket egy intelligens felsőbbrendű lény teremtette agyagból és porból, majd beoltotta őket a saját szellemével. Az emberi intelligenciát akkoriban az isteni szellemtől eredeztették.
  • Folyadékáramlás. Az időszámításunk előtti III. században megjelentek az első hidraulikus eszközök, és ezzel párhuzamosan azok az elméletek, amik az intelligenciát a folyadékáramlással állították párhuzamba. Az elképzelés szerint a testfolyadékok befolyásolják a fizikai és szellemi funkcióinkat. Az áramlástani metaforát az emberiség csaknem 1600 éven át dédelgette.
  • Gépesítés. Az 1500-as években a rugókra és fogaskerekekre épülő gépek elterjedése arra késztetett egyes gondolkodókat – köztük a francia filozófust, René Descartes-ot –, hogy komplex gépekként írják le az embereket. A brit filozófus, Thomas Hobbes az 1600-as években arról elmélkedett, hogy a gondolkodás az agy finom, mechanikus mozgásainak eredménye lehet.
  • Elektrokémia. Az 1700-as években az elektromosság és a vegyészet megjelenése megágyazott az intelligenciáról alkotott új elméleteknek. A trend az 1800-as évek közepéig, a távirat megjelenéséig tartott; Hermann von Helmholtz volt az első, aki az emberi agy működését egy távíróéhoz hasonlította.
  • Információelmélet. Neumann János egyenesen azt állította, hogy az emberi idegrendszer működése prima facie digitális; számtalan párhuzamot talált a számítástudomány és az emberi agy működése között.

Láthatod: az összes, az agy működését leírni próbáló metafora az adott korszak legfejlettebb, legelőrehaladottabb elméleteire alapul. Ennek megfelelően az 1940-es évek, az informatika hajnala óta úgy gondoljuk, hogy az emberi agy úgy működik, mint egy számítógép: a hardver szerepét maga az agy játssza, és a gondolataink a szoftverek.

Ez a megközelítés köszön vissza Neumann János 1958-as könyvéből is (The Computer And The Brain). Neumann számos párhuzamot talált a számítógépek komponensei és az emberi agy részei között. Ugyanezen a gondolati íven halad a jövőkutató Ray Kurzweil 2013-as könyve (How to Create a Mind: The Secret of Human Thought Revealed), amiben a szerző az agy algoritmusairól, az agy adatfeldolgozó képességéről, valamint arról elmélkedik, hogy az agyi struktúrák milyen hasonlóságokat mutatnak a nyomtatott áramkörökkel.

 Az információelméleti metafora az 1940-es évek vége óta kivakarhatatlan a tudományból és a közgondolkodásból. Ma szinte elképzelhetetlen az olyan tudományos diskurzus, ami az emberi agyról szól, és nem említi ezt az analógiát. De az információelméleti megközelítés metaforája – írja Epstein – továbbra is csak metafora marad: sztori, amit magunknak mesélünk, hogy értelmet adjunk valaminek, amit még nem értünk, és a korábbi metaforákhoz hasonlóan idővel ezt is félretesszük majd, hogy másik metaforával vagy tényleges tudással helyettesítsük.

„Az információ-feldolgozási metafora hibás logikáját könnyen igazolhatjuk, mivel egy hamis szillogizmuson alapul: két észszerű premisszára és egy hibás konklúzióra. Észszerű premissza #1: minden számítógép képes az intelligens viselkedésre. Észszerű premissza #2: minden számítógép információt dolgoz fel. Hibás következtetés: minden intelligens viselkedésre képes entitás információ-feldolgozó.”

– írja Epstein.

Az agy annyira digitális, mint a csöpögő csap

Felvethetnénk, persze, hogy az olyan fejlesztések, mint a gondolatvezérlésű művégtagok, vagy az agyával videójátékozó csimpánz önmagukban is bizonyítják az információelmélet helyességét – hiszen ha az agy adja az outputot, amit a hozzá kapcsolt periféria inputként dolgoz fel, az tulajdonképpen digitális adatátvitel és utasításkezelés. Csakhogy ez farfekvéses megközelítés. Egy digitális eszközt megtaníthatunk rá, hogy inputként dolgozza fel az agyból származó jeleket, és következetes akciókat társítson hozzájuk – de ez nem az agy, hanem a jelfeldolgozó és végrehajtó rendszer digitális mivoltát bizonyítja.

Fotó: JEAN-PIERRE CLATOT/AFP

Képzeljünk el egy csöpögő csapot, aminek a hangjához egy robotkar kézmozdulatait társítják – nagyjából úgy, mintha a kar morzekódra vezényelne. A robotkart vezérlő szoftverben különböző mozdulatok rendelhetők a cseppek lehullása között eltelő időhöz, így a vízcsöpögés intenzitásának függvényében a kar más és más mozdulatokat végezhet. De ebből még nem következik, hogy a vízcsöpögés intelligens, tudatos vagy digitális lenne. A robotkar működéséből intelligens, ok-okozati viselkedésre következtethetünk, de ez nem a víz, hanem a robotkar feldolgozó és végrehajtó rendszerének gépi intelligenciája.

A ma használt, a robotikus művégtagok mozgatását lehetővé tevő agy-számítógép- intefészek úgy működnek, hogy egyes, az agyból származó jelekhez konkrét akciókat társítanak – esetünkben a mozgást. Az agy utasítást ad a testnek a mozgásra: a neuronok tüzelni kezdenek, az ennek hatására keletkező impulzusokat a számítógépes interfész digitalizálja, a digitális jelek pedig utasítást adhatnak a robotkarnak a mozgásra. De a neuronok tüzelése csak azután válik digitális jellé, hogy a keretszoftver lefordította őket – azelőtt épp olyan analóg folyamatok voltak, mint a víz csöpögése.

Messze vagyunk...

A neurológus Kenneth Miller egy a New York Times-nak írt véleménycikkben azt fejtegette: évszázadokig is eltarthat, mire feltérképezzük és értelmezzük az agy idegi kapcsolódási pontjait. Ez szöges ellentétben áll az Elon Muskhoz hasonló technooptimisták állításaival, akik szerint öt-tíz éven belül már agy-számítógép- interfészekkel fogjuk az agyunkba táplálni az információkat és az új készségeket. De számoljunk csak: ahhoz, hogy alapvető ismereteket szerezzünk az emberi intellektus működéséről, fel kell térképezni

  • 86 milliárd idegsejt pillanatnyi pozícióját;
  • az idegsejtek több mint százbillió kapcsolódási pontját;
  • a sejtek közti kapcsolódás erősségét;
  • a csatlakozási pontokon található, több mint ezerféle fehérjetípust;
  • a rendszerintegrációért felelős pillanatnyi agyi aktivitást;
  • a csaknem nyolcmilliárd ember agya közti apró különbségeket;
  • illetve az agyműködést befolyásoló egyéni tényezőket.

Figyelembe véve, hogy egyszerre hányféle változóval kell számolni, a néhány évszázados határidő kissé szűknek tűnik.

... de talán jobb, ha oda se érünk

Kézenfekvő ötletnek tűnik a folyamat felgyorsítására, hogy költsük el az isten pénzét kutatás-fejlesztésre – de ezen már túlvagyunk. Az Európai Unió 2013-ban indította el a Human Brain Project nevű kezdeményezést. A projekt atyja, a karizmatikus Henry Markram azt ígérte, hogy tíz éven belül megalkothatják az emberi agy szuperszámítógépeken futó szimulációját. Mivel Markram azt állította, hogy a fejlesztés forradalmasítaná (többek között) az olyan betegségek gyógyítását, mint az Alzheimer-kór, az EU bürokratái „a pénz nem számít” felkiáltással szabad kezet adtak Markramnek. Az 1,3 milliárd dolláros projektet azonban két év múlva tévedésnek minősítették, leállították, és távozásra szólították föl Markramet.

Az emberiség rengeteget profitálhat az agy teljes feltérképezéséből, az életünket megkönnyítő analóg-digitális konverterekből és a neurológiai kutatásokból. Innen nézve egyáltalán nem baj, ha dollármilliárdokat költünk az erre irányuló projektekre. De hiba lenne az agyat digitális információfeldolgozó és -tároló rendszerként kezelni. Az agy jóval komplexebb organizmus, mint a legfejlettebb szuperszámítógép: ennek ékes bizonyítéka, hogy azt mi alkottuk, és értjük is a működésüket.

Továbbegyenlő: minden dollár, amit az információelméletre alapuló kutatásokra költünk, kárba veszett pénz. Ezt a kérdéskört az elmúlt 80 évben alaposan körüljártuk, de szinte semmilyen gyakorlati haszna nem volt. Hagyjuk meg metaforának az információelméletet! Descartes nem akart fogaskerekeket ültetni a koponyánkba, és von Helmholtz sem merészkedett odáig, hogy távíróállomást építsen az agydúcunkba; mi is jobban járnánk, ha nem vennénk szó szerint a kornak leginkább megfelelő analógiákat.

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: