Kad varēsim ielādēt savu prātu datorā?

Mēs bieži domājam, ka cilvēka apziņa ir tik vien kā elektrisko signālu ievade un izvade informācijas apstrādes vienību tīklā – tādējādi salīdzināma ar datoru. Realitāte, protams, ir daudz sarežģītāka. Sāksim jau ar to, ka nemaz nezinām, cik daudz informācijas cilvēka smadzenes spēj uzglabāt.

Pirms diviem gadiem Sietlā, ASV, bāzētais Alena institūta smadzeņu pētījumu centrs kartēja trīsdimensionālu neironu (smadzeņu šūnu) struktūru vienam kubikmilimetram peles smadzeņu. Tas bija būtisks stūrakmens neirozinātnē. Šajā niecīgajā smadzeņu šūnu kubiņā, kas ir smilšu grauda izmērā, pētnieki saskaitīja vairāk nekā 100 tūkstošus neironu un vairāk nekā miljardu savienojumu starp tiem. Šī informācija ar datoru palīdzību tika saglabāta un kartēta – raksturota katra neirona forma un izvietojums, katra savienojuma izvietojums, un šo datu uzglabāšanai datorā bija nepieciešami divi petabaiti jeb divi miljoni gigabaitu brīvas vietas. Lai šo neironu struktūru kartētu, niecīgais smadzeņu paraugs bija jāsašķēlē 25 tūkstošos slāņu un ar automatizētiem mikroskopiem jāuzņem 100 miljoni attēlu – tie bija vairāki mēneši nepārtraukta darba.

Ja šādi pūliņi nepieciešami, lai uzglabātu informāciju par vienā kubikmilimetrā peles smadzeņu esošajiem neironiem un to savienojumiem, droši vien varat apjaust, ka šādas informācijas ievākšana par cilvēka smadzenēm nebūs viegls uzdevums.

Turklāt šādu datu iegūšana un uzglabāšana nav vienīgais izaicinājums. Lai dators varētu imitēt prāta darbību, tam jāspēj ļoti īsā laikā piekļūt jebkuram vienumam šajā masīvajā informācijas kopumā. Proti, informācija būtu jāuzglabā operatīvajā atmiņā, ne cietajā diskā. Ja mēs censtos šādu informācijas apjomu uzglabāt datora operatīvajā atmiņā, tam būtu nepieciešams 12,5 reižu vairāk ietilpības nekā pasaulē jaudīgākajam vienlīmeņa atmiņas datoram HPE.

Cilvēka smadzenēs ir aptuveni 100 miljardi neironu – apmēram tikpat, cik Piena ceļā zvaigžņu, un miljons reižu vairāk nekā neironi iepriekš minētajā kubikmilimetrā peles smadzeņu. Savukārt savienojumu skaits starp šiem neironiem rakstāms ar 15 nullēm – apmēram tik daudz, cik smilšu graudu kilometru garā un divus metrus biezā pludmales smilšu slānī.

Ja mēs pat nezinām, cik daudz informācijas cilvēka smadzenes spēj uzglabāt, varam vien iedomāties, cik grūti cilvēka prātā esošo informāciju būtu pārnest uz datoru. Vispirms informācija būtu jāpārveido tādā formātā, lai dators to spētu nolasīt un izmantot. Jebkura kļūme šajā pārveidošanas procesā droši vien būtu fatāla. Elementārs informācijas uzglabāšanas pamatprincips – jābūt drošam, ka ir pietiekami daudz vietas datiem vēl pirms sākta informācijas pārnese. Ja vietas nav pietiekami, tad vismaz jāzina precīzi tas, kura daļa informācijas ir kritiski svarīga un kā šī informācija organizēta, un arī šajā aspektā esam pilnīgā neziņā, ja runā par cilvēka prātā esošo informāciju.

Ja nezinām, cik daudz informācijas mums jāuzglabā, var gadīties, ka visiem datiem nepietiek vietas, un tas savukārt var nozīmēt, ka daļa datu būs bojāti un datoram neizmantojami. Turklāt visus datus vēlams uzglabāt divās (ja ne trīs) kopijās, lai novērstu būtiskus traucējumus, kas var rasties datu zuduma gadījumā.

Šī ir tikai viena no problēmām. Ja pievērsāt uzmanību, kad raksturoju peles smadzeņu neironu un to tīklojuma trīsdimensiju struktūras kartēšanu, atminēsieties – šis neparastais sasniegums bija iespējams, sašķēlējot paraugu 25 tūkstošos neticami plānu slāņu. Šādu pašu metodi būtu jāizmanto arī cilvēka smadzeņu gadījumā, jo no visu smadzeņu skenēšanas varam gūt vien aptuvenu priekšstatu. Informāciju smadzenēs uzglabā pilnīgi visi neironu savienojumu fiziskās struktūras aspekti – gan neironu un to savienojumu izmērs un forma, gan savienojumu skaits un izvietojums starp atsevišķiem neironiem.

Pēc nāves mūsu smadzenes ļoti ātri piedzīvo straujas izmaiņas – gan ķīmiskas, gan strukturālas. Kad neironi mirst, tie strauji zaudē spēju sazināties, tādējādi tiek izmainītas to strukturālās un funkcionālās īpašības. Proti, tiem vairs nav īpašību, kādas bija, smadzenēm esot dzīvām. Vēl problēmātiskāks ir fakts, ka smadzenes noveco.

Sākot no 20 gadu vecuma mēs zaudējam ap 85 tūkstošus neironu dienā. Taču pārlieku neuztraucies – mēs pārsvarā zaudējam neironus, kam nebija atrasts pielietojums. Tie nav bijuši iesaistīti būtiskos informācijas apstrādes procesos. Tas iedarbina sava veida pašiznīcināšanās programmu – apoptozi jeb programmēto šūnu nāvi. Citiem vārdiem sakot, vairāki desmiti tūkstoši neironu ik dienu sevi likvidē. Citi neironi var iet bojā pārguruma vai infekcijas rezultātā.

Šī pati par sevi nav pārāk liela problēma, jo mums 20 gadu vecumā ir ap 100 miljardiem neironu, un ar šādu neironu zuduma ātrumu mēs līdz 80 gadu vecumam būsim zaudējuši vien apmēram divus trīs procentus neironu. Ja cilvēkam nav kāda neirodeģeneratīva kaite, mūsu smadzenes arī šādā vecumā labi reprezentē veidu, kā konkrētais cilvēks domā. Taču – kas būtu labākais vecums, kurā apstāties, noskenēt un uzglabāt cilvēka prātu?

Tātad – nezinām nedz to, cik daudz vietas vajag mūsu smadzenēs esošās informācijas uzglabāšanai datorā, nedz ir pietiekami daudz laika un resursu, lai perfekti kartētu cilvēka smadzeņu trīsdimensionālu struktūru. Tāpat prāts būtu jāsašķēlē ziljonos mziņu kubiņu un šķēlīšu, kā arī ir neiespējami atrast perfekto laiku, kad prātu vislabāk būtu pārnest uz datoru. Tāpēc ceru, ka nu esiet pārliecināti – šādas iespējas, visticamāk, nebūs vēl labu laiku, ja vispār kaut kad būs. Un ja būs, tad droši vien nebūtu prātīgi tādu izmantot. Bet – ja nu tomēr vēlme vēl ir, es turpināšu.

Iespējams, lielākā problēma ir – pat ja mēs spētu tikt pāri augstākminētajām barjerām, pagaidām aizvien ļoti maz zinām par smadzeņu darbības mehānismiem. Iedomāsimies, ka mums izdevies rekonstruēt perfektu lasītāja Ričarda Diksona smadzeņu struktūru – visus gandrīz simts miljardus neironu un visus savienojumus starp tiem, kā arī šo astronomisko informācijas apjomu uzglabāt datorā trīs kopijās. Pat ja mēs varētu nekavējoties piekļūt jebkuram šīs informācijas jūras vienumam, aizvien ir milzīgs nezināmais – bet kā tas īsti strādā?

Pēc jautājuma "kāda informācija smadzenēs ir" un jautājuma "kad būtu labākais laiks to pārnest", sarežģītākais ir jautājums – "kā"? Nebūsim gan pārāk radikāli – dažas lietas mēs zinām. Zinām, ka neironi cits ar citu sazinās ar lokāliem elektriskiem signāliem, kas ceļo pa neironu izaugumiem (dendrītiem un aksoniem). Tie var pārnest informāciju no viena neirona uz otru pa tiešo vai arī ar ķīmiskajām sinapsēm. Otrā gadījumā elektriskie signāli tiek pārveidoti ķīmiskos signālos, kas var aktivizēt vai deaktivizēt nākamo neironu atkarībā no iesaistītās molekulas – neromediatora – tipa. Mēs zinām visnotaļ daudz par pamatprincipiem, kā šāda informācijas pārnese strādā, taču nevaram šo informāciju atšifrēt vien pēc neironu un to savienojumu struktūras.

Lai zinātu, kāda tipa savienojums ir starp konkrētajiem neironiem, jāizmanto dažādas molekulāras metodes un ģenētiski testi. Tas atkal paģēr nepieciešamību fiksēt smadzenes laikā un sagriezt audus plānās šķēlēs. Tas bieži vien arī nozīmē, ka jāizmanto mērķēta audu iekrāsošana, un ne vienmēr šīs tehnoloģijas saderīgas ar tām, kas nepieciešamas audu smalkai sagriešanai, lai varētu noskenēt un rekonstruēt smadzeņu trīsdimensionālu struktūru.

Nu priekšā ir vēl grūtāka izvēle par to, kurā savas dzīves brīdī izbeigt savu eksistenci un pārnest prātu uz datoru. Nu jāizvēlas starp struktūru un funkciju – vai nu perfektu smadzeņu trīsdimensiju uzbūvi vai to, kā tās funkcionē šūnu līmenī. Šobrīd nav zināmu metožu, lai ievāktu abu veidu informāciju reizē. Man nepatīk "uzburt" vēl lielāku drāmu, taču vēl viens informācijas slānis ir veids, kā tieši neironi sazinās. Mums vajadzētu daudz vairāk atmiņas uzglabāšanai nekā jau iepriekš minētais un neaprēķināmais apjoms vien prāta struktūras uzglabāšanai.

Tātad varbūtība, ka varēsim augšupielādēt smadzenēs esošo informāciju datorā, ir ārkārtīgi tāla un varbūt nekad nebūs īstenojama. Iespējams, te būtu jāliek punkts, taču paturpināšu vēl. Ļauj man uzdot jautājumu arī tev, lasītāj Ričard Dikson. Kāpēc tieši tu vēlētos savu prātu augšupielādēt datorā?

Man, iespējams, ir lietderīga, pat ja negaidīta atbilde uz tavu jautājumu. Pieņemšu, ka vēlies savu prātu pārnest uz datoru cerībā turpināt eksistenci pēc sava dabiskā mūža beigām. Turpināt eksistēt kādā mašīnā, kad ķermenis vairs nespēj turpināt.

Ja mans pieņēmums ir pareizs, tad es šai idejai iebilstu. Iedomāsimies, ka visas no augstāk minētajām neiespējamajām procedūrām kļūst iespējamas un tavs prāts burtiski var tikt pārkopēts datorā, ļaujot pilnībā simulēt tā funkcionalitāti. Tajā brīdī, kad tu izlemtu veikt prāta pārnesi, Ričards Diksons beigtu eksistēt. Prāts, kas pārnests uz datoru, būtu ne vairāk dzīvs kā dators, kurā tas ielādēts. Tāpēc, ka dzīvas būtnes – cilvēki, dzīvnieki – eksistē tieši tāpēc, ka ir dzīvi. Varbūt tev šķitīs, ka nupat pateicu ko pilnīgi triviālu, gandrīz vai stulbu, tomēr šajā domā ir vairāk jēgas, nekā sākotnēji šķiet. Dzīvs prāts saņem ievades datus caur mūsu maņām. Tas ir savienots ar mūsu ķermeni, kas ir spējīgs uz fiziskām sajūtām. Tas savukārt izpaužas citos fiziskos veidos – paātrināts sirds ritms, elpošana vai svīšana, kas atkal var ietekmēt un papildināt mūsu iekšējo pieredzi. Kā tas strādātu datorā bez ķermeņa?

Visi šādi ievades un izvades dati nebūtu viegli modelējami, īpaši tad, ja pārkopētais prāts ir izolēts un nav nekādu sistēmu, kas ļautu sajust vidi un attiecīgi uz šiem ievades datiem reaģēt. Prāts nemanāmi un nemitīgi integrē signālus no visām mūsu maņām, lai radītu iekšējas reprezentācijas, izdarītu prognozes, balstoties uz šīm reprezentācijām, kā arī galu galā radītu apziņu – mūsu sajūtu, ka esam dzīvi un esam mēs paši. Un šis process aizvien ir diezgan liela mistērija.

Taču pat tad ir teorētiski un praktiski neiespējami, ka šie sensori un kustību sistēmas radītu sajūtas, kas identiskas vai pat tikai pielīdzināmas mūsu bioloģiskā ķermeņa sniegtajām. Acis nav vienkārši videokameras, un ausis nav vienkārši mikrofoni. Tauste nav vienkārši precīzi noteikts spiediens. Acis ne tikai uztver gaismas kontrastus un krāsas. Informācija no acīm tiek kombinēta uzreiz, kad tā sasniedz smadzenes, lai noteiktu attālumu starp objektiem (telpiskā redze) – un mēs vēl līdz galam nezinām, kā tieši tas notiek.

Tādējādi uz robotu pārnestajam prātam nebūtu iespēju piedzīvot pasauli tā, kā to šobrīd uztver tavs dzīvais prāts. Un kā vispār savienot mākslīgus sensorus ar dzīvā prāta kopiju? Kā ar riskiem, ka kāds no "dzelžiem" tiek bojāts, vai hakeru radītiem riskiem?

Tāpēc nē, nē un nē. Centos sniegt savu zinātniski pamatotu viedokli par šo jautājumu. No manas puses atbilde ir strikts "nē", un ceru, ka esmu mazinājis tavu vēlmi jebkad pārnest savu prātu uz datoru. Vēlu ilgu un veselīgu mūžu, Ričard, jo tikai tā tavs prāts eksistēs un plauks, kamēr smadzenes vien šos procesus uzturēs. Lai šī apziņa tev sniedz prieku un sapņus – kaut ko tādu, ko androīdi nekad nepiedzīvos.

--

Šis raksts ir pārpublicēts no "The Conversation" saskaņā ar "Creative Commons" licenci un autora atļauju. Visu rakstu oriģinālvalodā var lasīt vietnē "The Conversation".

Raksta autors ir Bangoras Universitātes neirozinātnes profesors Giljemo Tjerī (Guillaume Tierry).