Коли можна буде завантажити мозок у комп’ютер?

Автор: Ґійом Тьєрі, професор когнітивної нейронауки Банґорського університету.

Приводом для написання цієї статті стало запитання читача на ім’я Ричард Диксон: «Мені 59 років, і я маю міцне здоров’я. Тож чи доживу я до часів, коли можна буде завантажити свій мозок у комп’ютер?»

Ми часто думаємо, що людська свідомість така ж проста, як введення та виведення електричних сигналів в мережі процесорів — а значить, її можна порівняти з комп’ютером. Однак реальність набагато складніша. Почнемо з того, що ми навіть не знаємо, скільки інформації може вмістити людський мозок.

Два роки тому команда з Аленського інституту вивчення мозку в Сієтлі (США), склала карту тривимірної структури всіх нейронів (клітин головного мозку), що містяться в одному кубічному міліметрі мозку миші, — цю подію вважають надзвичайним досягненням.

Всередині цього крихітного куба мозкової тканини, розміром з піщинку, дослідники нарахували понад 100 000 нейронів і понад мільярд зв’язків між ними. Їм вдалося записати відповідну інформацію на комп’ютери, зокрема, форму і конфігурацію кожного нейрона і з’єднання, для чого знадобилося два петабайти, або два мільйони гігабайтів пам’яті.

І для цього їхні автоматизовані мікроскопи повинні були безперервно працювати протягом декількох місяців, щоб зібрати 100 мільйонів зображень 25 000 часточок крихітного зразка. Якщо стільки зусиль потрібно для зберігання повної фізичної інформації про нейрони та їхні зв’язки в одному кубічному міліметрі мозку миші, то можна уявити, що збір такої інформації про людський мозок не буде легкою справою.

Однак видобування та зберігання даних — це не єдиний виклик. Для того, щоб комп’ютер нагадував роботу мозку, він мав би майже миттєво отримувати доступ до всієї збереженої інформації: інформація повинна зберігатися в оперативній пам’яті (ПДД), а не на традиційних жорстких дисках. Але якби ми спробували зберегти обсяг даних, зібраних дослідниками, в ПДД комп’ютера, він зайняв би в 12,5 разів більше місця в найбільшому в історії комп’ютері з об’єднаною пам’яттю (основним завданням якого є зберігання, а не обробка даних).

Людський мозок містить близько 100 мільярдів нейронів (стільки зірок можна нарахувати у Чумацькому Шляху) — у мільйон разів більше, ніж у кубічному міліметрі мозку миші. А приблизна кількість нейронних зв’язків становить приголомшливу цифру десять у 15 степені. Тобто десять з 15 нулями — число, яке можна порівняти з кількістю піщинок, що містяться в двометровому шарі піску на пляжі довжиною в 1 км.

Питання простору

Якщо ми навіть не знаємо, скільки інформації зберігає людський мозок, то можемо собі тільки уявити, наскільки складно було б перенести її в комп’ютер. Спочатку потрібно було б перевести інформацію в код, який комп’ютер зможе прочитати і використовувати після зберігання. Будь-яка помилка при цьому, ймовірно, виявилася б фатальною.

Просте правило зберігання інформації полягає в тому, що ви повинні переконатися, що у вас достатньо місця для зберігання всієї інформації, яку ви хочете передати, перш ніж почати. В іншому випадку вам доведеться точно знати порядок пріоритетності інформації, яку ви зберігаєте, і те, як вона організована, а це далеко не так, як у випадку з даними мозку.

Якщо ви не знаєте, скільки інформації потрібно завантажити на початку, у вас може не вистачити місця для завершення процесу перенесення, а це означатиме, що інформаційний рядок може бути пошкоджений або непридатний для використання комп’ютером. Крім того, всі дані потрібно зберігати щонайменше у двох (якщо не трьох) копіях, щоб запобігти катастрофічним наслідкам потенційної втрати даних.

Це лише однапроблема. Якщо пригадати надзвичайне досягнення дослідників, яким вдалося повністю зберегти тривимірну структуру мережі нейронів у крихітному шматочку мозку миші, то варто наголосити на тому, що це було зроблено з 25 000 (надзвичайно тонких) часточок тканини.

Таку ж техніку потрібно було б застосувати і до збереження структури вашого мозку, адже з його сканування можна отримати лише поверхневу інформацію. Дані зберігаються в мозку в кожній деталі його фізичної структури — у зв’язках між нейронами: їхньому розмірі та формі, а також у кількості та розташуванні зв’язків між ними. Але чи дали б ви згоду на те, щоб ваш мозок був розрізаний таким чином?

Навіть якщо ми погодимося поділити ваш мозок на надзвичайно тонкі скибочки, дуже малоймовірно, що повний об’єм мозку коли-небудь вдасться розрізати з достатньою точністю і правильно «зібрати». Мозок людини має об’єм близько 1,26 мільйона кубічних міліметрів.

Якщо ви все ще не відмовилися від ідеї пройти цю процедуру, подумайте, що станеться, якщо враховувати фактор часу.

Питання часу

Після смерті наші мізки зазнають серйозних хімічних та структурних змін. Коли нейрони гинуть, незабаром вони втрачають здатність комунікувати, і їхні структурні та функціональні властивості швидко змінюються — тобто вони більше не мають тих властивостей, які демонструють за життя.

Починаючи з двадцятирічного віку ми щодня втрачаємо 85 000 тисяч нейронів. Але не хвилюйтеся, в основному, ми втрачаємо нейрони які не знайшли свого застосування, вони не були залучені до будь-якого оброблення інформації. Це запускає програму самознищення, яку називають «апоптозом». Тож декілька десятків тисяч наших нейронів щодня вбивають самі себе. Інші ж нейрони гинуть через виснаження чи інфекції.

Однак це не така вже й велика проблема, адже у двадцятирічному віці ми маємо майже 100 мільярдів нейронів, і при такому темпі виснаження ми втрачаємо лише 2–3% наших нейронів у віці вісімдесяти років. І якщо ми не захворіємо на нейродегенеративну хворобу, наші мізки все ще матимуть змогу відображати наш стиль мислення у цьому віці впродовж життя. Але в якому віці слід відсканувати мозок, шоб його зберегти в цифровому форматі?

Щоб ви обрали: зберегти вісімдесятирічний розум чи двадцятирічний? Спроба зберігти свій розум занадто рано призведе до втрати багатьох спогадів та переживань, які змінять вас пізніше. Але тоді, намагаючись перенести мозок літньої людини на комп’ютер, ми ризикуємо зберегти свідомість з деменцією, і тоді сенс перенесення втрачається.

Ми не знаємо, скільки пам’яті потрібно та не можемо сподіватися знайти достатньо часу та ресурсів для повного відображення тривимірної структури всього людського мозку. Адже нам потрібно буде нарізати вас на мільйони крихітних кубиків та шматочків. Ба більше, практично неможливо вирішити, коли здійснювати перенесення. З огляду на це, я сподіваюся, ви тепер переконані, що це, ймовірно, буде неможливим впродовж довгого часу або взагалі ніколи. А якщо б це й стало можливим, ви навряд чи захотіли б ризикувати у такому випадку. Але, якщо у вас все ще є спокуса перенести свій мозок у комп’ютер, нижчезазначені факти можуть змінити вашу думку.

Питання: як?

Напевно, найбільша наша проблема полягає у тому що, навіть якби ми змогли реалізувати неможливе та подолати велику кількість перешкод, які вже обговорювалися, ми все одно ще дуже мало знаємо про основні механізми. Уявіть, що нам вдалося відтворити повну структуру сотень мільярдів нейронів і їхніх зв’язків у мозку Ричарда Диксона, а також зберегти і перенести цю астрономічну кількість даних в комп’ютер у трьох копіях. Навіть якби ми могли отримати довільний миттєвий доступ до цієї інформації, ми б все одно зіткнулися з великим питанням: як це працює?

Після запитання «Що?» (про інформацію, що міститься у мозку) і «Коли?» (коли саме робити її перенесення), найскладнішим є питання «Як?». Та не будемо такими радикальними, бо дещо нам все ж відомо. Наприклад, ми знаємо, що нейрони спілкуються один з одним на основі локальних електричних змін, які рухаються вниз по їхнім головним відросткам (дендритам та аксонам). Вони можуть передаватися напряму від одного нейрона до іншого або крізь з’єднання, що звуться синапсами.

У синапсі електричні сигнали перетворюються на хімічні, які можуть активувати або деактивувати сусідній нейрон, залежно від типу залучених молекул (так званих нейромедіаторів). Ми розуміємо чимало принципів, які регулюють таку передачу інформації, але не можемо розшифрувати її, дивлячись на структуру нейронів та їхні зв’язки.

Щоб дізнатися, які типи зв’язку існують між двома нейронами, ми маємо використати молекулярні підходи та генетичні тести. Це знову означає нарізання тканини на тоненькі шматочки та збереження інформації про неї. Процес також часто включає в себе методи фарбування, і нарізання має бути сумісним з ними. Але не обов’язково сумісним з нарізанням, необхідним для реконструкції тривимірної структури.

Тож, тепер перед вами стоїть ще більш складний вибір, ніж визначення найкращого моменту у вашому житті, щоб відмовитися від існування. Ви маєте вибрати між структурою та функцією — тривимірною архітектурою вашого мозку і тим, як він працює на клітинному рівні. Це тому, що не існує жодного відомого методу збору обох типів інформації одночасно. І, до речі, не те, щоб я хотів роздмухувати і так серйозну драму, але те, як нейрони спілкуються є ще одним прошарком інформації. І це означає, що нам потрібно набагато більше пам’яті, ніж та незліченна кількість, яка передбачалася раніше.

Отже, можливість завантажувати інформацію, що міститься в мізках, на комп’ютери є абсолютно віддаленою і може бути взагалі недосяжною. Мабуть, на цьому варто було б зупинитися, але я не буду, тому що є ще що сказати. Дозвольте мені поставити вам зустрічне запитання, Ричарде: чому ви б хотіли завантажити свій розум у комп’ютер?

Чи є наш розум чимось більшим, ніж сума його (біологічних) частин?

Можливо, в мене, знайдеться корисна, хоча і досить несподівана відповідь. Я припускаю, що ви хотіли б перенести свій розум в комп’ютер, сподіваючись на існування після смерті вашого тіла, ви хотіли б продовжувати існувати всередині машини, коли ваше тіло вже не зможе підтримувати ваш розум у живому мозку.

Однак, якщо це припущення правильне, то я маю заперечити. Якщо уявити, що всі вище перелічені неможливі речі колись відбудуться і ваш мозок можна буде буквально «скопіювати» в комп’ютер, що дозволить повністю відтворити роботу вашого мозку, то в той момент, коли ви ухвалите рішення про перенесення розуму у комп’ютер, Ричард Диксон перестане існувати. Таким чином, образ свідомості, перенесений в комп’ютер, був би не більш живим, ніж сам комп’ютер, на якому він знаходиться.

Це пояснюється тим, що живі істоти, такі як люди і тварини, існують тому, що вони живі. Ви можете подумати, що я щойно сказав щось абсолютно тривіальне, що межує з дурістю, але якщо ви замислитесь над цим, то побачите більше, ніж здається на перший погляд. Живий розум отримує інформацію зі світу через органи чуття. Він прив’язаний до тіла, яке сприймає світ на основі фізичних відчуттів. Це приводить до фізичних проявів, таких як зміна частоти серцебиття, дихання і потовиділення, які, в свою чергу, можна відчути і які сприяють внутрішнім переживанням. А як би працював комп’ютер без тіла?

Всі ці вхідні та вихідні дані навряд чи можна легко змоделювати, особливо якщо мозок, що копіюють, ізольований і в ньому немає системи, яка відчуває навколишнє середовище і реагує на вхідні дані. Мозок постійно непомітно інтегрує сигнали від усіх органів чуття для створення внутрішніх репрезентацій, робить передбачення щодо цих репрезентацій і, зрештою, створює свідомість (наше відчуття того, що ми живі і є самими собою) у спосіб, який досі залишається для нас повною загадкою.

Без взаємодії зі світом, нехай навіть ледь помітної і неусвідомленої, як може функціонувати розум хоча б хвилину? І як він може розвиватися та змінюватися? Якщо розум, штучний він чи ні, позбавлений можливості сприймати чи реагувати, він позбавлений життя, як і мертвий мозок.

Іншими словами, після всіх жертв, про які ми говорили раніше, перенесення вашого мозку в комп’ютер жодним чином не залишило б ваш розум живим. Ви можете відповісти, що тоді б ви попросили про апгрейд і перенесли свій розум у тіло складного робота, обладнаного безліччю сенсорів, здатних бачити, чути, торкатися і навіть відчувати запах і смак навколишнього світу (чом би й ні?), і що цей робот буде здатний діяти, рухатися і говорити (чом би й ні?).

Але, навіть у цьому випадку, теоретично і практично неможливо, щоб необхідні датчики та рухові системи передавали відчуття та вчиняли дії, ідентичні або хоча б співставні з тими, які здійснює та виробляє ваше біологічне тіло. Очі — це не просто камери, вуха — не лише мікрофони, а дотик — не звичайна оцінка тиску. Наприклад, очі не тільки передають світлові контрасти та кольори. Інформація від них, незабаром після потрапляння в мозок, об’єднується для кодування глибини (відстань між об’єктами), і ми поки що не знаємо, як це відбувається.

Звідси випливає, що ваш перенесений розум не матиме можливості взаємодіяти зі світом так, як це робить мозок живий. І як ми взагалі будемо підключати штучні сенсори до цифрової копії вашого (живого) розуму? Як щодо небезпеки злому? Або апаратного збою?

Отже, ні, ні і ще раз ні. Я спробував дати вам свою (науково обґрунтовану) відповідь на ваше запитання, і хоча це однозначне «ні», я сподіваюся, що допоміг переконати вас, що не слід переносити свій мозок у комп’ютер.

Ричарде, я бажаю вам довгого і здорового життя, тому що ваш розум буде існувати і процвітати доти, доки його підтримує ваш мозок. Нехай він приносить вам радість і мрії — те, чого ніколи не буде в андроїдів.

Стаття вперше була опублікована англійською мовою під назвою «When will I be able to upload my brain to a computer?» в журналі The Conversation 9 червня 2023 року.

Переклали Каріна Липка, Яна Руча та Ірина Тесленко