Cilj ambicioznega projekta Človeški možgani je natančna računalniška simulacija oziroma gradnja sintetičnih možganov, ki bodo v vseh pogledih enakovredni našim. Evropska unija je za 10-letni projekt namenila dobro milijardo evrov.

Simulacija možganov so dolgoletne sanje nevroznanstvenika Henryja Markrama z Univerze v Lozani. Njegovi ekipi je s pomočjo IBM-ovega superračunalnika Blue Gene že uspelo izdelati realistično simulacijo dela podganje možganske skorje. S tem je nakazal, da je teoretično mogoča tudi simulacija celotnih človeških možganov.

Po izračunih bi takšen podvig zahteval procesorsko moč vsaj 1000 najnovejših superračunalnikov. Takšna računalniška moč trenutno ne obstaja nikjer na svetu, zato bodo morali znanstveniki razviti nove superračunalnike. Sintetične možgane bodo gradili korak za korakom. Pri tem bodo podrobno matematično simulirali zgradbo in delovanje vsakega posameznega nevrona in njegove številne povezave z drugimi nevroni, je za oddajo Frekvenca X razložil drugi vodja projekta dr. Karlheinz Meier z Univerze Heildeberg.

Simulacija možganov utegne prinesti nova odkritja in terapije za nevrološke bolezni, kot so avtizem, depresija, Parkinsonova bolezen in druge. Prav tako bi projekt lahko vodil v razvoj povsem novih računalnikov, ki se lahko učijo, odločajo in razmišljajo kreativno. To bodo nevromorfne računalniške naprave, ki bodo imele vezje podobno zgradbi možganov in bodo omogočile zgradnjo nove generacije resnično inteligentnih robotov, ki nam bodo pomagali v vsakdanjem življenju.

Intervju

Profesor Karlheinz Meier, najprej iskrene čestitke za zmago na natečaju za EU-financiranje vašega projekta Human Brain. Gre za enega največjih raziskovalnih podvigov v zgodovini znanosti. Kako se počutite ob tem, ste zelo vznemirjeni?

Res sem zelo vznemirjen, predvsem zato, ker sem fizik. Morda je to nekoliko presenetljivo, še posebej, ker so predmet našega znanstvenega raziskovanja človeški možgani. Trideset let sem sodeloval pri še enem velikem evropskem znanstvenem projektu: kot fizik sem preučeval osnovne delce v Cernu v Ženevi. Zdi se mi, da s tem novim projektom človeški možgani stopamo v novo fazo, v kateri bomo znanost o možganih povezali z ustreznimi matematičnimi načeli, ki jih je mogoče najti v možganih, in to dvoje združili na podobno razsežnem evropskem nivoju. Pričakujem, da bomo prišli do velikih odkritij.

Človeški možgani so najbolj kompleksna stvaritev v vesolju, z več milijardami nevronov in več tisoč milijardami povezav med njimi. Simulacija celotnih možganov je torej strahoten izziv. Je znanost res lahko kos temu?

No, saj za to pri znanosti sploh gre – da sprejmemo izzive in ugotovimo, kaj lahko naredimo in kakšni bodo rezultati. V tem trenutku ne moremo obljubiti, da bomo dobili model človeških možganov, ki bo sposoben opravljati določene naloge, kot so naloge, ki jih naši možgani nenehno opravljajo. Lahko pa obljubimo, da bomo zgradili ustrezno infrastrukturo in opremo, hardverska in softverska orodja, ki so potrebna za izvedbo takšne raziskave. Na to rad gledam kot na vseh drugih znanstvenih področjih – kot na primer v astrofiziki, kjer sestaviš teleskop in kar lahko obljubiš, je, da bo deloval. Ne moreš pa obljubiti, da boš z njim odkril določene stvari. Mislim, da smo tu v povsem enaki situaciji: Evropi bodo zagotovili novo infrastrukturo, kakšna bo znanost, ki bo temu sledila, pa bomo videli šele tedaj, ko bo infrastruktura na voljo.

Kako daleč ste ta trenutek s tem projektom in kdaj lahko pričakujemo dokončno simulacijo?

Projekta ne začenjamo iz ničle, kar ne sme biti presenečenje. Če dobite toliko denarja, ste morali z že opravljenim delom že nekako dokazati, da ste sposobni tovrstnega dela. Projekt sloni na dveh temeljih, ki sta rezultat predhodnega dela. Eden je delo Henryja Markrama na univerzi v Lozani, kjer so izdelali izredno podroben model možganskih omrežij, ki ga poganja zelo zmogljiv superračunalnik. Trenutno raziskujejo zmogljivosti tako imenovane kortikalne vrstice, ki je zelo podroben model dela možganske skorje podgane, ki je sestavljen iz 10.000 nevronov in približno 10.000-krat toliko sinaptičnih povezav. Na moji strani pa smo fiziki. Naš cilj je zgraditi fizični model možganskih omrežij, kar bi lahko vodilo v radikalno novo računalniško infrastrukturo. Naše delo temelji na dveh predhodnih projektih, kjer smo gradili fizične modele možganskih omrežij iz silicija. V Heidelbergu trenutno upravljamo sistem z 200.000 nevroni in 15 milijoni sinaps.

Predstavljamo si lahko, da bi simulacija možganov prinesla tudi velik preboj na področju umetne inteligence. Kakšne posledice bo imel vaš projekt za to področje, lahko pričakujemo razvoj robotov z visoko stopnjo umetne inteligence?

Res. To je eden izmed ciljev – da ne bi imeli le sintentičnega modela možganov, ampak da bi ga izpostavili zunanjim informacijam, ki bi jih zajemali senzorji. To je robotski poskus, za katerega gradimo vso potrebno infrastrukturo. Ali bodo ti roboti dejansko pokazali razmišljujoče ali celo samozavedno vedenje pa bo eden izmed znanstvenih rezultatov tega projekta. Zagotavljamo, da bo ob koncu projekta za to na voljo vsa potrebna infrastruktura, ne moremo pa zagotoviti določenih znanstvenih rezultatov.

Človeški možgani imajo vrsto izjemnih lastnosti in najbolj izjemna od vseh je zavest. Ali mislite, da bo vaša simulacija tudi imela zavest in kaj bi to pomenilo z etičnega stališča?

Gre za stvar, ki je ne moremo ne obljubiti, ne predvideti, podobno kot ne morete predvideti, da bo nov teleskop odkrival nenavadne strukture v vesolju. Gre za to, da se moramo resnično posvetiti znanstvenemu delu in videti, kaj bo le-to prineslo. Obstajajo nekatere zelo zanimive lastnosti možganov, ki bodo skoraj zagotovo delovale tudi v sistemu, ki ga bomo zgradili mi. To je na primer izjemna energetska učinkovitost. Možgani zelo učinkovito trošijo energijo. Imajo tudi izjemno toleranco za napake. To pomeni, da bodo delovali tudi s pokvarjenimi komponentami. To bo veljalo tudi za sintetični sistem, ki ga gradimo. Najpomembneje pa je, da možgani niso odvisni od programske opreme. So samoorganizirani in odvisni od podatkov, ki prihajajo iz okolice. Tako se učijo in predvidevajo. Za te lastnosti sem prepričan, da jih bomo prikazali tudi v našem umetnem sistemu. Glede zavesti pa za zdaj – ne bi dajal izjav.