Допустим, вы намерены разработать компьютер, который работает так же, как высокоразвитый головной мозг млекопитающего. Насколько современные технологии позволяют это?
В конце концов, есть ведь суперкомпьютеры, которые сумели расшифровать геном человека, обыграть чемпиона мира по шахматам и найти самое большое простое число, включающее 13 млн цифр. Но, по мнению психиатра Джулио Тонони (Giulio Tononi), который занимается проектом по созданию «когнитивного компьютера», задача создания компьютера, настолько же «мощного» и гибкого, как сравнительно небольшой мозг млекопитающих, намного более трудная задача, чем может показаться.
Тонони – лишь один из участников этого крупного исследовательского проекта, который объединил ведущих экспертов из множества университетов и компаний США и уже на первом этапе работы получил грант в 4,9 млн долларов. Он вместе с программистами из IBM будет заниматься созданием программного обеспечения, тогда как специалисты в области нанотехнологий и проектирования суперкомпьютеров возьмут на себя «железо» будущего «когнитивного компьютера».
Задача перед ними стоит действительно непростая: компьютер должен уметь, как и мозг, работать с множеством параллельных и постоянно изменяющихся потоков данных, и обучаться, анализируя их, вычленяя общие схемы и моменты, принимая логичные решения. Есть и второе условие: вся система не должна быть больше мозга небольшого млекопитающего, и потреблять она должна не больше, чем 100-ваттная лампочка. Казалось бы, невероятно? Но ведь наш с вами мозг именно таков! (Несмотря ни на что, мозг – самый энергоемкий орган нашего тела, на него уходит 1/5 всех вырабатываемых «мощностей». Зачем ему столько энергии, читайте в статье «Мозг-обжора».)
«Раз мозг способен на такое, то мы должны показать, что сможем повторить это, — говорит Тонони, — Чем наш мозг хорош – это гибкостью своей работы, он моментально учится на опыте и адаптируется к разным ситуациям».
Стоит сказать, что хотя в целом проект, несомненно, вдохновляется поразительными способностями мозга, ни у кого из его участников не возникает и мысли о полном воссоздании сложнейшей и многомерной структуры связей между миллиардами его нейронов. Они намерены вычленить среди них критически важные, те, без которых их компьютеру не обойтись.
А этот путь, в свою очередь, приводит их к новой задаче: понять, какие структуры мозга отвечают за его невероятные способности к обучению на опыте. Важными также можно считать механизмы, связанные с выбором и вознаграждением: они обеспечивают ориентирование в потоке внешних данных, участвуют в запоминании.
К примеру, когда организм сталкивается с новым стрессовым событием, в кровоток мозга выбрасываются соответствующие нейротрансмиттеры – и это химическое сообщение получает каждая из нервных клеток мозга. Так, кошка, приземлившаяся на раскаленную плиту, не только поспешно спрыгивает с нее, но и запоминает приведшие к этому действия с тем, чтобы не повторять их в будущем. По словам Тонони, идеальный «искусственный мозг» должен быть таким же гибким, способным меняться с новым опытом.
Ученые уверены, что современные возможности нанотехнологий вполне позволяют вместить в небольшой объем достаточное число электрических элементов – с плотностью, по крайней мере, той же, что и нейроны в мозге. Однако и при этом задача стоит колоссальная.
Даже мозг самого крохотного млекопитающего способен на поразительно эффективную работу, особенно с учетом его размеров и низкого «энергопотребления». «Я буду счастлив, если нам удастся воспроизвести способности мозга мыши, — говорит Тонони, — а затем мы уже перейдем к мозгу крыс, кошек и обезьян». О человеческом мозге ученый пока и не заговаривает.