Дэвид Иглмен - Мозг: Ваша личная история

Данные из окружающей среды преобразуются в электрохимические сигналы, которые передаются клетками мозга. Это первый этап обработки мозгом информации из внешнего мира.

Описание плотного клубка миллиардов взаимосвязанных нейронов требует специальной технологии, а также самого острого в мире лезвия. Метод, получивший название «последовательная сканирующая электронная микроскопия», позволяет из крошечных срезов мозговой ткани получить трехмерные модели нейронных путей с нанометровым (одна миллиардная метра) разрешением.

Алмазное лезвие, встроенное в микроскоп, отрезает тончайшие слои от крошечного образца мозга. Получается последовательный набор ультратонких срезов, каждый сканируется электронным микроскопом. Сканы в цифровой форме накладываются друг на друга, образуя трехмерное изображение.

Составленная из множества слоев модель представляет собой клубок переплетенных нейронов. С учетом того, что каждый нейрон длиной от 4 до 100 миллиардных долей метра может иметь до 10 000 ответвлений, это необычайно сложная задача. Для составления схемы всего человеческого коннектома потребуется несколько десятилетий.

Human Brain Project: большая группа исследователей из Швейцарии собирает данные из лабораторий всего мира; их конечная цель – создать работоспособную симуляцию всего мозга.

Мы находимся лишь в самом начале пути к получению полной схемы человеческого мозга и к симуляции его работы, но никаких теоретических препятствий к решению этой задачи нет. Главный вопрос в другом: будет ли работоспособная симуляция мозга обладать сознанием? Если мы ни в чем не ошибемся, получится ли в результате разумное существо? Будет ли оно мыслить и осознавать себя?

Если компьютерную программу можно запускать на разном оборудовании, то вполне возможно, что программа разума тоже может выполняться на других платформах. Попробуем сформулировать это по-другому: что, если в самой биологии нейронов нет ничего особенного и личность человека определяется только их взаимодействием? Эта точка зрения известна как вычислительная модель мозга. Суть ее заключается в том, что нейроны, синапсы и другие биологические элементы не являются критически важными. Главное – вычисления, которые они обеспечивают. То есть значение имеет не физическая основа мозга, а его действия.

На протяжении всей человеческой истории у крыс была плохая репутация, однако для современной биологии крысы (и мыши) практически незаменимы в определенных видах исследований. Мозг у крысы больше, чем у мыши, но у обеих есть важное сходство с человеческим мозгом – в частности, в организации коры головного мозга, внешнего слоя, который играет главную роль в абстрактном мышлении.

Внешний слой человеческого мозга, или кора, образует складки, чтобы ее поместилось как можно больше в пространстве черепа. Если расправить кору головного мозга взрослого человека, ее площадь составит 2500 квадратных сантиметров (как небольшая скатерть). Мозг крысы, наоборот, относительно гладкий. Несмотря на явные различия во внешнем виде и размере, на клеточном уровне оба мозга очень похожи.

Под микроскопом отличить нейрон крысы от нейрона человека практически невозможно. У мозга крысы и мозга человека сходные структуры, и они прошли одни и те же стадии развития. Крысы способны решать когнитивные задачи от различения запахов до нахождения выхода из лабиринта, и это позволяет исследователям соотносить активность их нейронов с выполнением тех или иных действий.

Вычислительные устройства не обязательно должны быть изготовлены из кремния – они могут состоять из движущихся капелек воды или деталей конструктора лего. Значение имеет не то, из чего сделан компьютер, а как взаимодействуют его составляющие.

Если эта гипотеза подтвердится, то теоретически мозг можно создать из любого материала. Если вычисления выполняются правильно, то все чувства и действия будут результатом сложных связей внутри нового материала. Теоретически можно взять другие клетки, а электричество заменить кислородом: средство не имеет значения, если все элементы должным образом соединены и правильно взаимодействуют. Так мы получим возможность «запускать» полностью работоспособную симуляцию личности в отсутствие биологического мозга. Согласно вычислительной модели, такая симуляция действительно будет эквивалентна исходной.

Вычислительная модель мозга является лишь гипотезой, то есть мы не знаем, верна ли она. В конце концов, вполне возможно, что в нашей биологии есть нечто особенное, еще неизвестное нам, и в этом случае мы привязаны к той биологии, с которой пришли в этот мир. Если же вычислительная модель верна, то разум может жить и в компьютере.

Если симулировать мозг все же возможно, возникает следующий вопрос: должны ли мы для этого копировать традиционный биологический путь или можно создать другую разновидность разума – изобретенного нами, с нуля?

Люди давно пытались создать думающие машины. Это направление исследований – искусственный интеллект – возникло еще в 1950-х гг. Первые исследователи были полны оптимизма, но проблема неожиданно оказалась чрезвычайно сложной. Скоро у нас появятся машины без водителя, а с тех пор, как компьютер победил шахматного гроссмейстера, прошло уже два десятилетия, однако цель создания действительно разумной машины еще не достигнута. В детстве мне казалось, что, когда я вырасту, уже появятся роботы, которые будут заботиться о нас и с которыми можно будет вести содержательную беседу. Тот факт, что до создания таких машин еще очень далеко, свидетельствует о сложности такой загадки, как работа мозга, а также о том, что мы находимся только в начале пути к раскрытию тайн Природы.

«Почему бы нам, вместо того чтобы пытаться создать программу, имитирующую ум взрослого, не попытаться создать программу, которая бы имитировала ум ребенка?» – писал Алан Тьюринг в 1950 г. В исследовательских лабораториях всего мира проводятся эксперименты с 29 одинаковыми роботами iCub, которые объединены в общую сеть и могут делиться своими знаниями.