Here Come the Cyborgs: Spárovanie AI s ľudskými mozgovými bunkami

Ak čítate a veríte titulkom, zdá sa, že vedci sú veľmi blízko k tomu, aby dokázali spojiť ľudské mozgy s AI. V polovici decembra 2023 článok z Nature Electronics vyvolal vlnu vzrušenia z pokroku na tomto transhumánnom fronte:

„Biocomputer“ kombinuje v laboratóriu vypestované mozgové tkanivo s elektronickým hardvérom“

„Systém, ktorý integruje mozgové bunky do hybridného stroja, dokáže rozpoznať hlasy“

„Brainoware: Priekopnícka umelá inteligencia a fúzia mozgových organoidov“

Vedci sa pokúšajú vstreknúť ľudské mozgové tkanivo do umelých sietí, pretože AI nefunguje tak dobre, ako sme si mysleli. Umelá inteligencia využíva na svoj druh paralelného spracovania obrovské množstvo energie, zatiaľ čo ľudský mozog využíva na vykonávanie podobných výkonov energiu približne v hodnote žiarovky. Dizajnéri AI sa teda snažia kanibalizovať niektoré časti z ľudí, aby umelé siete fungovali rovnako efektívne ako ľudské mozgy. Ale nechajme nateraz fakt o nedostatkoch AI bokom a preskúmajme túto novú kyborgskú inováciu.

Prelom v biopočítači, ktorý opísali Hongwei Cai et al. v Nature Electronics zahŕňa vytvorenie mozgového organoidu. To je klbko umelo kultivovaných kmeňových buniek, ktoré boli prinútené vyvinúť sa do neurónov.

Bunky nie sú odobraté z niečieho mozgu – čo nás zbavuje určitých etických obáv. Ale pretože tento zhluk neurónov nemá žiadne krvné cievy, ako má normálne mozgové tkanivo, organoid nemôže prežiť dlho. A tak sa perspektíva trénovania organoidov na súboroch údajov v súčasnosti z ekonomického hľadiska nezdá byť praktická.

To však tento výskum nezastaví. Snaha o bezproblémovú integráciu biológie a technológie je silná. Ale dá sa to? A prečo toľko výskumných vedcov a finančných agentúr predpokladá, že je to možné?

TRANSĽUDSKÉ NÁDEJE

Základom nádejí transhumanistu je filozofia materializmu, ktorá sleduje logiku niečo ako toto: živé systémy sa skladajú z hmoty a energie: interakcie všetkej hmoty a energie môžu byť reprezentované kódom, a materiál použitý na vytvorenie biohardvéru by mal byť irelevantný a môže byť syntetický.

S takýmito základnými predpokladmi sú transhumanisti presvedčení, že sa môžu naučiť upgradovať biologický „hardvér“ nebiologickými materiálmi a preprogramovať biologický „softvér“ po rozlúsknutí jeho „kódu“ a zmiešať a spárovať s elektronikou, aby rozšírili ľudské schopnosti.

Keď výskumníci integrujú mozgové tkanivo do umelej siete, zaobchádzajú s ním, ako keby to bol hardvér, s ktorým sú zvyknutí pracovať. Vidia, že každý neurón je buď zapnutý alebo vypnutý – spúšťa sa alebo nie – ako elektronický spínač a vidia, ako sa dendrity spájajú s inými neurónmi ako drôty.

Silnejšie spojenia medzi neurónmi vidia ako „vážené“ v štatistickom zmysle prostredníctvom diferenciálnych opakovaných interakcií.

Nie náhodou, ak by takto zmýšľajúci ľudia uplatnili svoj vplyv vo vzdelávaní, zaobchádzali by so študentmi ako s neurónovými sieťami, ktoré sa dajú naprogramovať naspamäť, a predpokladali by, že cielenú reakciu dokážu lepšie spustiť jednoduchým uplatňovaním odmien a trestov. Táto technika produkuje automaty, nie kritických mysliteľov. Ale to je už iná esej.

ORGANOIDY MÔŽU MAŤ INÝ DRUH INTELIGENCIE

Ak vedci považujú živé systémy za digitalizované počítače, budú mať problémy so svojimi organoidmi. Čo ak neuróny spracovávajú informácie veľmi odlišne od spôsobu, akým to robia umelé neurónové siete? Čo ak neuróny medzi sebou komunikujú šírením bioelektrických vĺn cez médium? A čo ak, keď vystrelia, je to ako keď kvapky dažďa vytvárajú sústredné prstence v kaluži vody, pričom narážajúce sústredné prstence vytvárajú interferenčné obrazce? Čo ak je to komplikované?

Takéto otázky si teraz kladú výskumníci v mojom odbore, biosemiotika. A v ich vízii mozgovej aktivity nie sú neuróny len akoby prepojené drôtmi, ale sú navzájom koordinované na základe spoločného prostredia. Keď ľudský mozog premýšľa, trojrozmerné bioelektrické vlny obmývajú tkanivo a vytvárajú virtuálne spojenia – skupiny ovplyvnené vlnou sa na chvíľu skoordinujú. Nemyslím si, že existuje podobný proces v umelej neurónovej sieti, kde je tekutosť iba metaforou a štruktúra nastavenia je oveľa krehkejšia a pevnejšia.

Neuveriteľne zložitý systém, akým je organoid, sa nedá lepšie pochopiť, ak si ho predstavíme z hľadiska menej zložitého systému, akým je doska plošných spojov. Každý neurón má výhodu miliárd rokov evolúcie; podmienky prostredia môžu spustiť DNA na produkciu rôznych proteínov na všetky druhy použitia. Každá bunka má zložité malé organely (ktoré pochádzajú z voľne sa pohybujúcich protistských tvorov!), aby zvládli spracovanie najrôznejších signálov zvonku. Každá bunka má receptory a malé póry s iónovou bránou, ktoré filtrujú signály.

Ale nie som bio snob. Počítače sú neuveriteľné nástroje v rukách ľudí. Ale môžu/mali by byť digitálne počítače nástrojmi v hlavách ľudí alebo by sa mozgové tkanivo dalo/malo začleniť do digitálnych počítačov?

BRAINOWARE: AKO TO FUNGUJE

Nastavenie vynálezu opísaného v článku Nature Electronics je pozoruhodne jednoduché. Organoid je umiestnený na 2D vysokohustotnom multielektródovom poli (MEA), ktorý vysiela elektrické impulzy, na ktoré organoidné neuróny reagujú vytváraním vlastných elektrických vzorov. Toto zariadenie bolo nazvané „Brainoware“ a dokáže rozpoznávať hlasy.

Najprv sa urobia hlasové nahrávky a zdigitalizujú sa do 2D vzoru, ktorý možno modelovať na 2D MEA. Tento digitalizovaný hlasový model je vstupom používaným na stimuláciu mozgového organoidu, ktorý zase vytvára vzor, ​​ktorý odráža tak hlasový model, ako aj vnútornú štruktúru vlastnej dynamiky organoidu. Neuróny stimulujú a sú stimulované inými neurónmi nelineárnym spôsobom, to znamená, že niektoré funkcie môžu byť tlmené, iné zosilnené.

Vyššie uvedená ilustrácia nastavenia je zo skutočného článku, nie z verzie článku pre predškolákov.

Experiment bol vyhlásený za úspešný, keď po tréningu organoid zlepšil svoju schopnosť rozlíšiť samohlásky mužského reproduktora od siedmich ďalších mužských a ženských reproduktorov. Pred tréningom dokázalo nastavenie rozlíšiť reproduktor asi 51% času a po tréningu to bolo asi 78% presné.

ALE POČKAŤ!

Predtým, než sa príliš vzrušíme z tohto úspechu konečnej fúzie človeka a stroja, pomocou zotročených mozgových buniek na vybudovanie počítača, ktorý dokáže odpočúvať naše rozhovory, poznamenávam, že pred viac ako dvadsiatimi rokmi sa uskutočnil veľmi podobný experiment s porušeným vedrom vody, ktorý plní podobnú úlohu ako mozgový organoid.

V tomto experimente sa voda použila na rozlíšenie medzi hlasovými nahrávkami slov „Jedna“ a „Zero“ s chybovosťou iba 1,5 %. Nižšie je uvedený obrázok trojrozmerných modelov hovorených slov týchto výskumníkov .

Modely „Zero“ sú vľavo a modely „One“ sú vpravo. Od Fernanda a Sojakku.

Domnievam sa, že výskumníci Brainoware nevyužívajú plný potenciál neurónu, ak vedro vody dokáže „spracovať“ informácie lepšie ako mozgový organoid. Je to trochu ako používať Shakespearove zozbierané diela ako zarážku.

Chrisantha Fernando a Sampso Sojakka v knihe „Rozpoznávanie vzoru vo vedre“ poznamenávajú, že podobné experimenty sa robili v nekonvenčnom výpočtovom laboratóriu, ktoré vedie diabolsky očarujúci Andy Adamatzky na University of the West of England, Bristol UK. Adamatsky už mnoho rokov používa chemikálie (tvoriace reakčno-difúzne vlny) a slizové formy na výpočty a fungujú ako zásobníky pamäte.

ČO JE TO POČÍTAČOVÁ NÁDRŽ?

Toto som si musel pozrieť. Čítanie článkov o informatike – pre mňa, filozofa vedy, ktorý pôvodne začínal v literárnej teórii – pripomína čítanie Jacquesesa Lacana a Derridu; je tu veľa zbytočne neprehľadnej terminológie zakrývajúcej skôr prízemné výroky.

Zistil som, že rezervoárom môže byť akýkoľvek druh fyzického systému, ktorý sa skladá z jednotlivých jednotiek, ktoré môžu vzájomne interagovať nelineárnymi spôsobmi, a tieto jednotky sa musia dať interakciou meniť. Dokonca aj vedro vody môže fungovať ako rezervoár. Miguel Soriano to vysvetľuje takto v „Pohľad: Zrýchľuje sa výpočtová technika v nádrži“,

Zásobníky sú schopné uchovávať informácie zapojením jednotiek do rekurentných slučiek, kde predchádzajúci vstup ovplyvňuje nasledujúcu odozvu. Zmena reakcie spôsobená minulosťou umožňuje trénovať počítače na vykonávanie špecifických úloh.

Dúfam, že to pomôže.

Nádrže sa tiež označujú ako „čierne skrinky“, pretože výskumníci nepoznajú (alebo nemusia poznať) komplexnú dynamiku, ktorá prebieha pri transformácii vstupu na výstup. Domnievam sa, že pretože každé hovorené slovo nie je nikdy úplne rovnaké dvakrát, nelineárny systém musí spracovať tento zvuk tak, aby zachytil podstatu toho, čo je, a mohol znova a znova identifikovať to isté slovo vo veľmi odlišných kontextoch.

Redesign počítača?

Sci-fi často predbieha skutočný výskum. Vo filme Ex Machina má robot femme fatale umelý mozog, ktorý je vyrobený z gélu, nie z kremíkových čipov a elektronických spínačov. Mohla vyjsť z Adamatského nekonvenčného výpočtového laboratória.

Jeden z mojich kolegov, J. Augustus Bacigalupi, už v roku 2012 navrhol počítačový redizajn s názvom Synthetic Cognition, založený na pochopení, že spracovanie biologických informácií vyzerá trochu viac takto:

než toto:

Bacigalupi si predstavoval terén vznikajúci v médiu medzi neurónmi a predstavoval si, že priesečníky rozptyľujúcich sa signálov, rušenie, by sa dalo využiť ako užitočný signál. Navrhuje, že takýto odlišný prístup by urobil počítače oveľa efektívnejšie, pretože by prirodzene zadarmo integrovali viacero signálov.

Od tej skorej málo sledovanej prednášky o Syntetickom poznaní (zatiaľ čo prednášky TED Nicholasa Negroponteho z MIT Media Lab – ktorý si myslí, že čoskoro budeme môcť prehltnúť digitalizovaného Shakespeara ako pilulku – získali oveľa viac pozretí), Bacigalupi sa špecializoval v biosemiotike, píšuc so mnou a našim spoločným kolegom Donom Favareauom články, ako je ich najnovší v Journal of Physiology .

Pred desiatimi rokmi Bacigalupi videl kyborgov v našej budúcnosti, ak by sme použili jeho navrhovanú novú technológiu, ktorá by bola schopná využiť to, čo je zvláštne na mozgových organoidoch a slizniakoch.

Ale integrácia človeka a stroja čelí banálnym výzvam, ako je hnijúca organická hmota a zápal buniek v kontakte s rôznymi chemikáliami elektronických zariadení.

Existuje dôvod, prečo to väčšina primátov Elona Muska s neurálnym spojením nezvládla. Podobným problémom sú neúmyselné (dúfame!) vedľajšie účinky syntetických farmakologických intervencií, ktoré sú prekliatím tohto odvetvia. Vidíte, biologické bunky majú tendenciu interpretovať znaky, nie prísne dešifrovať kód. Takáto flexibilita umožňuje adaptívnu kreativitu, ako aj hrozné, nepredvídateľné výsledky, napríklad rôzne autoimunitné ochorenia.

Dokonca aj relatívne jednoduché transhumánne technológie, ako sú kardiostimulátory a náhrady bedrového kĺbu, môžu u niektorých ľudí vyvolať alergické reakcie na kovy.

A nevidím zmysel v kanibalizácii biológie, aby počítačoví vedci prinútili robotov lepšie prejsť Turingovým testom. Vidím napríklad, že tím Artemis z NASA používa prepracovanú technológiu na vytvorenie lepších robotov, ktorých propriocepcia využíva tekuté médium schopné generovať interferenčné vzory, ktoré im pomáhajú orientovať sa pri skúmaní mesačného povrchu. Zdá sa, že napodobňovanie spôsobu, akým biologické organizmy spracúvajú informácie, aby vytvorili lepšie, spoľahlivejšie a efektívnejšie nástroje, je zdravým rozumom.

Nevidím však zmysel toho, aby sa nástroje javili ako ľudské – alebo miešanie ľudských a elektronických častí.

POČÍTAČOVÍ OTROCI

Ako objasňuje Ian McEwan vo svojom románe Machines Like Me z roku 2019 , cieľom výroby humanoidného robota je použiť ho ako sexuálnu hračku a umývačku riadu. Snaha dehumanizovať ľudí na kyborgov alebo poľudšťovať roboty pravdepodobne vyrastá zo skutočnosti, že už nie je v poriadku zotročovať obyčajných ľudí (alebo manželov).

Mám podozrenie, že tí, ktorí chcú humanoidný počítač, chcú dokonalého partnera, ktorý vie o pánovi všetko, dokáže predvídať každú jeho myšlienku a pohyb a podľa toho aj reaguje. Takáto dokonalosť partnerovi neumožňuje vyjadrovať svoje vlastné názory alebo vymýšľať si vlastné ciele a zámery.

Stojí za to ísť za humbuk titulkov a preskúmať tieto problémy podrobnejšie. Môžeme sa tým o sebe veľa naučiť. Vediem mesačný webinár s názvom We Are not Machines prostredníctvom IPAK-EDU, kde moji študenti a ja skúmame tieto druhy problémov.

Napriek určitému spoločnému úsiliu nás terorizovať neverím, že nás v pracovnej sile nahradia (zmiznú len tie posrané práce) a neverím, že počítače budú každú chvíľu schopné prevziať vládu a zmeniť nás na robotníkov, alebo batérie.

Si úžasný taký, aký si, so svojimi nervóznymi neurónmi a viskóznym mozgom. A ak zdokonalíme naše externé nástroje a použijeme ich rozumne, môžeme byť ešte lepší.

Zdroj: https://off-guardian.org/2024/01/28/here-come-the-cyborgs-mating-ai-with-human-brain-cells/