یک گام به جلو، برای ساخت مغز مصنوعی

گروهی از دانشمندان نوروساینس در یک مؤسسه تحقیقاتی در کشور سوئیس در حال شبیه‌سازی مغز یک پستاندار هستند.

محققان دانشگاه پلی تکنیک لوزان با همکاری IBM مرحله اول یک طرح بلند پروازانه یعنی کپی کامل مغز انسان روی ابررایانه  را کامل کرده‌اند. مرکز تحقیقاتی این طرح در ساحل دریاچه ژنو واقع شده است؛ همان جایی که ماری شلی شخصیت داستانش دکتر فرانکشتاین را در آنجا تصور کرده. فرانکشتاین هیولایی انسان مانند می‌سازد که دارای نیرویی مخرب می‌شود و در نهایت خالقش را می‌کشد.

در ژوئن 2005 هنری مارکرام مدیر طرح blue brain  از برنامه اش، ساخت مغز انسان، با استفاده از قوی‌ترین ابر رایانه  جهان خبر داد. مارکرام یادآوری می‌کند: نقدها غیرقابل باور بود. همه فکر می‌کردند ما دیوانه شده‌ایم. حتی بیشتر دانشمندان برجسته نوروساینس و نظریه پردازها می‌گفتند طرح شکست خواهد خورد.

بعضی از همکاران مارکرام اعتقاد داشتند اطلاعات کافی برای شبیه‌سازی‌ کامل مغز انسان به سادگی در دسترس نخواهد بود. مارکرام می‌گوید: هیچ دانشمند نوروساینسی وجود ندارد که این قدرت را داشته باشد که بگوید ما به اندازه کافی نمی‌دانیم. ما فقط قسمت کوچکی را می‌دانیم، هیچ کس حتی نمی‌داند که چقدر می‌دانیم.

مارکرام به بازتاب‌های منفی بعد از اعلان طرح توجهی نکرد و بعد از 2 سال ستون نئوکورتیکال موشی دو هفته‌ای را شبیه‌سازی‌ کرد. این مدل دقیقا مانند همتای واقعی اش کار می‌کرد. دیدن پالس‌های این شبیه ساز روی صفحه‌های سه بعدی بزرگی که محققان ساخته‌اند بسیار جالب است.

ستون های نئوکورتیکال آخرین بخش از تکامل مغز ما بوده است و وظیفه استدلال و خودآگاهی را به‌عهده دارد. این تکامل تنها از یک جهش کوچک ناشی شده است. مغز انسان هزاران برابر مغز موش ستون‌های نئوکورتیکال دارد اما تفاوت‌های زیستی بین مغز موش و مغزانسان اندک است. اگر یک ستون نئوکورتیکال بسازیم تقریبا می‌توانیم نئوکورتکس را به‌طور کامل بسازیم البته اگر توان رایانه ها این اجازه را به ما بدهد.

اگر چه یک ستون نئوکورتیکال فقط 2 میلی متر طول و نیم میلی متر قطردارد، اما شامل 10 هزار نورون و 30 میلیون سیناپس است. وسیله‌ای که مرحله اول این شبیه‌سازی‌ بزرگ را انجام می‌دهد ابر رایانه BlueGene/L IBM است که توانایی پردازش 7/18 تریلیون محاسبه را در ثانیه دارد.

این ابر رایانه متشکل از 8 هزار پردازشگر است و یکی از پر قدرت‌ترین ابررایانه های حال حاضر جهان به شمار می‌رود. مارکرام معتقد است با فناوری حاضر امکان ساخت مغز موش وجود دارد، که مرحله بعدی طرح Blue brain  است و قرار است از سال دیگر آغاز شود. بعد از آن شبیه‌سازی‌ گربه سپس میمون و در نهایت مغز انسان انجام خواهد شد.

مارکرام برثبات قانون مور حساب کرده است. زیرا هم اکنون یک رایانه  که توانایی شبیه‌سازی‌ مغز انسان را داشته باشد به اندازه چندین زمین فوتبال است وسالانه 3 میلیارد دلار برق مصرف خواهد کرد. اما در حال حاضر مارکرام به‌دنبال فرصتی برای شبیه‌سازی‌ کامل مغز انسان است، در حالی که محاسبات پیش خواهند رفت.

مدل‌سازی‌ در آینده

به‌نظر می‌رسد مدل‌سازی‌، قدم بزرگی به جلو برای دانشمندان نوروساینس است. هر سال حدود 35 هزار  مقاله نوروساینس منتشرمی شودو شمار مقالات منتشر شده هر سال حدود 20 تا 30 درصد افزایش می‌یابد. بیشتر دانشمندان نوروساینس اگر خوش شانس باشند فقط می‌توانند حدود 100مقاله را در یک سال بررسی کنند.

وارد کردن همه این اطلاعات در طرح Blue brain راهی مشخص برای استفاده و نگهداری این اطلاعات است. مارکرام 44 ساله از آفریقای جنوبی درابتدا علاقه مند به ثبت الکتروفیزیولوژی نورون ها در مؤسسه ماکس پلانک آلمان بود.

او 2 نورون را بررسی کرد و آنها را مرتبط با هم یافت. او می‌گوید: با خودم فکرکردم که خدای من، غیرقابل باور است! تو همچنین می‌توانی ارتباط نورون‌ها را کنترل کنی! سپس تصمیم گرفتم بفهمم که آنها چگونه ارتباط برقرار می‌کنند.

به همین منظور شروع به کشیدن نقشه همه مدارها کردم 15 سال طول کشید. مارکرام همه اطلاعاتی را که از یک دهه و نیم قبل جمع آوری کرده بود اینگونه شرح می‌دهد: این اطلاعات خیلی خسته کننده‌تر از آن هستند که منتشر شوند.

مدل آنجا می‌ماند تا داده‌ها یکی شوند و آزمایش شود که آیا کار می‌کند. یک دانشمند نوروبیولوژی که می‌خواهد یک فرضیه مشخص را در مورد چگونگی یک عملکرد خاص مغز مانند ظرفیت حافظه وبازیابی بررسی کند می‌تواند از طرح Blue brain استفاده کند. این مدل در اختیار تمامی محققان خواهد بود.

تحقیقات بر پایه شبیه‌سازی‌ زمانی ممکن است که قدرت رایانه ای کافی داشته باشیم. امروزه هرهواپیمای تجاری ابتدا در بخش شبیه‌سازی‌ متولد شده است. حتی دوربین‌ها قبل از اینکه ساخته شوند شبیه‌سازی‌ می‌شوند. در فیزیک ما سلاح هسته‌ای را فقط در شبیه‌سازی‌‌ها امتحان می‌کنیم.

مارکرام می‌گوید: ما از شبیه‌سازی‌ در علوم زنده استفاده نمی‌کنیم چون زیست شناسی قوی‌ترین رایانه ها را طلب می‌کند. ما آزمایش هایمان را روی حیوانات انجام می‌دهیم، اما این آزمایش ها در آینده نزدیک تغییر خواهد کرد، این طرح تمام این تغییرات را هدایت خواهد کرد.

مارکرام شدیدا روی این موضوع تاکید دارد که این طرح ساخت یک سیستم هوش مصنوعی (AI)نیست: ما به‌دنبال ساخت مغز یک روبات نیستیم. شما می‌توانید یک مهندس را استخدام کنید تا این کار را انجام دهد. مهندسان در این کار خیلی بهترند و حتما سریعتر انجامش خواهند داد، ولی احتمالا نتیجه کارBlue brain خیلی بهتر خواهد شد. اگر ما این کار را به درستی انجام بدهیم این مغز می‌تواند صحبت کند.

رمز گشایی

مارکرام منتظر پیدایش نشانه‌های هوش در مغز سیلیکونی نیست. او به‌دنبال کارهای خسته‌کننده تری است. با فهمیدن چگونگی عملکرد مغزمان مشکلات رفتاری نیز مشخص خواهد شد. اختلالاتی مانند افسردگی، جنون جوانی (اسکیزوفرنیا) و زوال عقل بهایی است که ما به خاطر مغز پیچیده مان می‌پردازیم. مارکرام می‌گوید: ما نمی‌دانیم چه اشکالی در این مدارها به وجود می‌آید.

ما هنوز از داروهایی که به‌صورت تجربی آزمایش می‌شوند استفاده می‌کنیم. اگر داروی ترکیبی کار کرد خوب است، اگر نه یکی دیگر را بررسی می‌کنیم. Blue brain می تواند به این تحقیقات سرعت بسیار زیادی بدهد.  استیون رز،  استاد بازنشسته زیست شناسی دانشگاه آزاد نسبت به ساخت مدل زیستی دقیق مغز انسان با استفاده از این سطح دانش و فناوری بسیار مشکوک است.

او می‌گوید: پیوستگی بین قسمتهای مختلف مغز بسیار پیچیده‌تر از آن است که بتوان آن را در یک رایانه  شبیه‌سازی‌ کرد. من علیه کسانی که مدل‌سازی‌ می‌کنند نیستم،  اما این طرز تفکر که مدل‌سازی‌ را درهر کاری می‌توان استفاده کرد و تحقیقات روی حیوانات را نفی می‌کند بسیار فریبنده و آرزویی محال است.به وضوح، مارکرام هنوز با شک‌هایی که بعضی افراد در مورد پیروزی او در این طرح وارد می‌کنند روبه‌روست

guardian.co.uk