Latvijas Transhumānistu asociācija

Lasot R. Linasa et al. pētījumu [1] par rezonanto kortikotalāmisko atgriezenisko saiti kā vienu no centrālajiem kognīcijas metaprocesa elementiem, es visai piepeši sapratu, cik precīzi viņa izvirzītā teorija saskan un papildina manas personiskās kontemplācijas par prāta un apziņas iedabu un funkcionalitāti. Tālāk sekojošais ir šo pārdomu iespaidā radušamies hipotēzes pirmais un šī ieraksta nolūkiem saīsinātais uzmetums, un ko, R. Linasa izvirzītās shēmas klātbūtnē, varētu glosēt aptuveni šādi - smadzenēs eksistē divas masīvas informācijas plūsmas, ērtuma labad sauksim tās pēc to galamērķiem par attiecīgi korteksa-talāma un korteksa-hipokampa plūsmām, un šī dubultā informācijas straume, kopā ar ienākošajiem datiem no uztveres kodoliem, varētu veidot, pēc mana novērtējuma, aptuveni 70-90% tā I/O funkciju kopuma, kas parasti tiek atpazīti kā augstākās kārtas kognitīvie fenomeni (pārējo, pēc šāda modeļa, veido mijiedarbība starp to un šaurāk specializētiem funkcionālajiem apgabaliem un saitēm smadzeņu struktūrā un starp to un perifēro nervu sistēmu (abi spinotalāmiskie ceļi u.c.)).

Which may, I suppose, require some explanation and elaboration.

Es kopumā pārstāvu paternisma filosofijā izvirzīto hipotēzi par to, ka vispārīgajā gadījumā prāta kā sistēmas paternu telpā dominē divi spēcīgi, koeksistējoši metaatraktori - hierarhiska, strukturāla paternu atpazīšanas, reakcijas un kontroles sistēma un heterarhiska, "plakana" asociatīvās atmiņas sistēma. Izsakoties maksimāli īsi, abiem šiem paterniem, pēc manām domām, eksistē atbilstoši neirālie korelāti smadzeņu garozā. Par šādiem korelātiem, pēc manām domām, var uzskatīt abus neokorteksa savstarpēji perpendikulāri orientētos organizācijas līmeņus - attiecīgi slāņveida struktūru (onceptuāli neokorteksa slāņveida struktūrā var atpazīt sešus atsevišķus slāņus, kas veido tā "horizontālo" uzbūvi) un piramidālo neironu veidotās kortikālās kolonnas. Sākotnējais pieņēmums ir tāds, ka korteksa-hipokampa plūsma vada un veido simboliskās informācijas apstrādi, kodēšanu un dekodēšanu, nodrošina ar atmiņu veidošanos saistīto neirālās topoloģijas procesu kontroli un kognitīvo procesu gramatikas izdalīšanu no neironu tīkla haotiskās dinamikas. Korteksa-talāma plūsma kopā ar TCT (talāms-kortekss-talāms) cilpām, savukārt, var tik uzskatīta, turpinot Linasa et al. pētījumos aizsāktās idejas, par centrālo mehānismu tādos augstākās kārtas kognitīvajos procesos, kā subjektīvās un kvalitatīvās pieredzes formēšana, fenomenālā "Es" un ar to saistītās self-awareness modalitātes veidošanās, paternu atpazīšana un abstrakcija ārējā un iekšējā (t.i., ar pašu smadzeņu/prāta darbību saistītajā) paternu telpā un, iespējams, arī daļa no procedurālās informācijas kodēšanas/dekodēšanas funkcijām.

Centrāls ir šīs teorijas falsificējamības apstāklis, pie tam, ciktāl esmu kompetents spriest, tajā nav iesaistīta nepieciešamība pēc jelkāda veida technical breakthroughs. Šim uzmetumam ir gaidāmi papildinājumi, man šībrīža iespēju robežās turpinot pētīt un attīstīt augstāk aplūkoto shēmu un precizējot dažādos tās šobrīd neskaidros aspektus.

[1] R. Llinás, U. Ribary, D. Contreras & C. Pedroarena, The neuronal basis for consciousness, 1998

P.S. Feel free to ask literally anything that would be unclear about this - atzīstu, ka šoreiz es pat neesmu centies šo, visai steidzīgi ieskicēto, uzmetumu glosēt populārākā valodā vai vieglāk uztveramā formā, mea culpa un viss tas.

Īsi pēc IBM paziņojuma par veiksmīgu kaķa smadzeņu korteksa lielmēroga struktūras simulāciju (sk. iepriekšējo rakstu), kas gan specializētās aprindās, gan (kaut arī daudz mazākā mērā) vispārīgajā presē sacēla pietiekami plašu ažiotāžu, Lauzannas federālajā politehniskajā institūtā (École Polytechnique Fédérale de Lausanne, EPFL) Šveicē bāzētā Blue Brain projekta vadītājs H. Markrams nāca klajā ar visai indīgā tonī sastādītu vēstuli, kuras kopijas tika nosūtītas gan IBM izpētes komandas vecākajam zinātniskajam līdzstrādniekam B. Meijersonam, gan virknei citu zinātnes, publicistikas un mediju figūru. Vēstulē H. Markrams asi vēršas pret IBM paziņojumu, apgalvojot, ka tas ir nepamatots, maldinošs un "nekādā ziņā" neatbilstošs patiesajai ainai.

Veicot nelielu izpēti pieejamās informācijas klāstā, es šobrīd sliecos domāt, ka negaidīti skarbā reakcija (un pats Markrama paziņojums kā tāds) lielā mērā ir PR reakcija - gan uz IBM iespējamo izrāvienu pētnieciskajā darbā, gan uz visai labvēlīgo community reakciju iepriekšminētā paziņojuma sakarā, un ka pamatotas kritikas tīri pret projekta zinātnisko pusi tajā varētu būt visai nedaudz.

Jautājums: Kādas ir jūsu domas par šo konfliktu, par projekta šķietami grandiozajiem panākumiem (the "cat" is not able to think yet, although it seems to be quite close to being ready to start) un par pašu iespēju pilnībā simulēt darboties spējīgas dzīvas būtnes smadzenes?

Papildinformācija:

• [1] IBM kognitīvās izpētes projekta zinātniskā līdzstrādnieka D. S. Modhas detalizēts izklāsts par projekta norisi un sasniegto;
• [2] IEEE Spectrum raksts, kas satur H. Markrama vēstules pilnu tekstu;
• [3] Raksts par IBM projektā izmantoto BlueMatter sistēmu (PDF formātā);
• [4] EPFL Blue Brain projekta lapa.

Fora.tv ir pilna ar H+ prezentācijām, lekcijām un debatēm. Piemēram:
http://fora.tv/2008/12/12/Tan_Le_Brings_the_Force_to_Life_with_Mind_Control_Device
http://fora.tv/2008/11/17/Designing_and_Building_Organisms_Simple_As_Writing_Code
http://fora.tv/2008/11/17/Dangers_of_Closed_Source_Bioengineering

Japāņu zinātnieku grupai no Kioto prefektūras Jukijasu Kamitani un Joiči Mijavaki vadībā ir izdevies no smadzeņu garozā glabātajiem datiem rekonstruēt vizuālu attēlu, kurš pirms tam ir ticis aplūkots un tādējādi "noguldīts" atmiņā. Metodes pamatā ir smadzeņu vizuālā korteksa aktivitātes augstas izšķirtspējas nolasīšana ar funkcionālo magnētiskās rezonanses skeneri (fMRI) un standarta attēla "atkopšanas" un filtrācijas algoritmi, kuri tiek pielietoti ar skeneri iegūtajiem datiem.

Mans subjektīvais viedoklis - Reimonda Kurcveila aprakstītais quickening posms, kam jānāk pirms Singularitātes iestāšanās, ir sācies jau pirms aptuveni pusotriem vai diviem gadiem, reizē ar pirmajiem pilnvērtīgajiem brain-computer inferface modeļiem, protēzēm ar atgriezenisko saiti, atsevišķu smadzeņu apgabalu darboties spējīgām simulācijām, pirmajiem stabilajiem kompleksajiem nanomehānismiem, cilmes šūnu audzēšanu no somatisko šūnu slāņa un funkcionālās ģenētiskās medicīnas aizsākumiem. Tagad šiem sasniegumiem pievienojas arī pirmie darboties spējīgie kvantu datori, fundamentāli atklājumi apziņas darbības principu jautājumā, kā arī jau pavisam reāla iespēja nepastarpināti nolasīt vismaz atsevišķus smadzenēs glabātās informācijas veidus.

Ir paredzams, ka divi pēdējie nozīmīgie pagrieziena punkti quickening posma noslēgšanā būs lielākās daļas planētas datortīklu, mediju kompleksu, datu glabātuvju un digitalizētu tradicionālās informācijas bāzu (bibliotēku, arhīvu utt.) apvienošanās vienotā Logosfērā ar semantiskās intepretācijas palīdzību, kā arī stiprā tipa mākslīgā intelekta radīšana; ir skaidrs, ka abu šo punktu mērķtiecīgai sasniegšanai ir nepieciešama jauna skaitļošanas tehnikas un programmatūras paaudze, kuras radīšanu varētu katalizēt 2038. gadā gaidāmā "Zelta kļūda", kura izpaudīsies kā 32 bitu veselo skaitļu formātā glabātā datorlaika reģistru faktiski nenovēršama nonullēšanās (tas ietver faktiski visas POSIX-savietojamās operētājsistēmas, lielāko daļu atlikušo OS (visas esošās Windows versijas ieskaitot), kā arī plašu aparatūras spektru, kurā šie reģistri ir izveidoti hardware līmenī).

Šīs rindas sākotnēji tapa kā atbilde jautājumam par to, cik ietilpīga varētu būt cilvēka atmiņa (jautājuma autora sākotnējā dispozīcija bija tendēta uz pieņēmumu, ka atmiņas "tilpums" ir vispāri neierobežots), taču šķiet, ka tās ir iespējams izvērst arī atsevišķas tēzes veidā.

[J]āpiezīmē, ka eksistē vairāki atmiņas veidi, no kuriem ietilpība vārda burtiskā nozīmē kā īpašība ir iespējama tikai ilgtermiņa atmiņai. Bezgalīga šī ietilpība pavisam noteikti nav, taču no datora atmiņas to atšķir galvenokārt viens apstāklis - tas, ka cilvēka atmiņas ietilpība laika gaitā palielinās, smadzenēm piesaistot arvien vairāk resursu jauniegūto datu uzkrāšanai; līdz ar to, cilvēka atmiņas maksimālā ietilpība ir atkarīga arī indivīda vecuma.

Salīdzinot ar datora atmiņu, cilvēka ilgtermiņa atmiņas aptuvens skaitliskais novērtējums standarta datu nesēju ietilpības mērvienībās (tieši cilvēka atmiņas mērījumi pagaidām vēl ir nākotne) dod visai niecīgus rezultātus - pēc Ralfa Merkla (Ralph Merkle) pētījumiem, pieņemot, ka cilvēka vidējais mūžs ir aptuveni septiņdesmit gadu, šajā laikā veselu smadzeņu ilgtermiņa atmiņas apjoms sasniedz dažus simtus megabaitu. Tas, ka mēs, šiem datiem par spīti, tomēr spējam atcerēties pat ļoti daudz, ir saistīts nevis ar atmiņas ietilpību, bet gan (galvenokārt*) ar tās hologrāfisko iedabu - to informāciju, kura attiecīgajā momentā netiek izmantota, atmiņa satur "saspiestā", savdabīga konspekta veidā, un pilna aina tiek rekonstruēta tikai tad, kad rodas pieprasījums pēc šīs informācijas, un tā pastāv tikai tik ilgi, kamēr pastāv šis pieprasījums; pēc tam tā tiek atkal deģenerēta līdz "konspekta" līmenim. Šie "kompresijas/dekompresijas" procesi un to svārstīgā iedaba tad arī ir viens no iemesliem tam, kādēļ atmiņa nereti mēdz "pievilt" tās lietotāju.

Hologrāfiskais princips raksturo arī aizmiršanas procesus - ilgi neizmantota informācija no smadzenēm netiek dzēsta, tā tikai tiek atvirzīta uz arvien dziļākiem atmiņas slāņiem un to reprezentējošais konspekts pakāpeniski kļūst arvien shematiskāks un vispārīgāks, padarot arvien grūtāku oriģinālās informācijas atgūšanu no tā.

---

* Papildus cēlonis atmiņas šķietami visai grandiozajam apjomam ir informācijas procedurāla uzglabāšana (atmiņa darbojas "radoši," t.i., ne tik daudz saglabā konkrētus faktus, cik iemācās tos reproducēt on demand) - tādi dati, kuru pamatā esošo algoritmu smadzenes spēj simulēt, visticamāk, arī "konspekta" fāzē tiek uzglabāti nevis tīrā veidā, bet gan tikai kā attiecīgā algoritma pieraksts, pēc kura šie dati tiek no jauna radīti īslaicīgajā atmiņā ik reizi, kad smadzenēm rodas nepieciešamība pēc tiem, un no tās dzēsti, kad šī nepieciešamība zūd (savdabīgs garbage collection).

Nozīmīgs šķērslis dažāda līmeņa panākumiem gan neiroloģijā un neiropatoloģijā, gan transhumānisma un ekstropisma centienos ir nespēja precīzi orientēties smadzeņu šķietami bezgalīgi sarežģītajā (smadzeņu sastāvā ietilpst aptuveni 10¹¹ neironu, kurus savā starpā saista aptuveni 10¹⁴ aksonu un sinapšu) labirintā, kurā datu plūsmas paralēlisma un sarežģītības līmenis ir tik augsts, ka daudzas no "domāšanas mehānisma" interpretācijām atsakās turpināt analītisku skatījumu un pievēršas dažāda veida "paranormālajiem" modeļiem, kuri smadzeņu bioķīmisko, elektromagnētisko un, iespējams, kvantu procesu vietā nostāda tādas nepārbaudītas un nepārbaudāmas struktūras, kā "energoinformatīvo lauku", "dvēseli" utt. Pretlīdzeklis šiem ideoloģiskajiem un tehnoloģiskajiem traucēkļiem ir dažādās smadzeņu kartēšanas metodes, kuru uzdevums ir izveidot pēc iespējas precīzāku sinaptiskās telpas plānu, ļaujot pētīt smadzeņu "drukātajā platē" notiekošos procesus in vitro, atdalot pašus pētījumus no ķirurga naža.

Vienas no līdz šim precīzākajām metodēm kartēšanas (brain mapping) jomā līdz šim ir bijušas neinvazīvas, kā tas ir fMRI (functional magnetic-resonance imaging, funkcionālā magnētrezonanses izmeklēšana), pozitronu emisijas tomogrāfijas utt. gadījumā. Šādu metožu šķietamā priekšrocība ir spēja veikt attēla veidošanu, nebojājot pētāmo paraugu, taču daudz būtiskāki ir to trūkumi, proti, attēla asuma zudumi, starojuma kūli raidot caur galvaskausa virsmu, kā arī izšķirtspējas ierobežojumi, kuru kārta šobrīd ir aptuveni 0.1 cm - daudz par maz mēģinājumiem izveidot pilnu neironu izvietojuma un savienojumu karti.

Radikāli jaunu gaismu šajos pētījumos vieš Harvardas zinātnieki ar mēģinājumiem izveidot galēji detalizētu smadzeņu karti, kurā tiktu atspoguļota katra atsevišķā neirona sinaptiskās saites un to savstarpējais izvietojums, tādējādi aizsākot jaunu bioloģijas un medicīnas "krustojumu" - konektomiku, kuras uzdevums ir smadzeņu fiziskās struktūras datu iegūšana un interpretācija.

Jaunās pētījumu tehnoloģijas pamatā ir t.s. ATLUM (automatic tape-collecting lathe ultramicrotome, automātiskais nepārtrauktas darbības slāņu apkopošanas ultramikrotomijas instruments), ar kura palīdzību paraugsmadzenes tiek sadalītas aptuveni 1 µm plānās "šķēlītēs", kuras tiek fotografētas ar skenējošā elektronu mikroskopa palīdzību. No iegūtajiem datiem (pašreizējais standarts paredz 5000 × 4000 pikseļu izšķirtspējas attēlu sēriju; kopējais datu apjoms peles smadzeņu pilnai konektogrammai varētu sasniegt vairākus simtus petabaitu) tiks izveidota augstas izšķirtspējas (ar kārtu aptuveni 50 nm) smadzeņu trīsdimensiju karte - topošo pētījumu pamatmateriāls.

Smadzeņu darbības vispārējais elektroķīmisms šobrīd ir izpētīts pietiekami labi, un to "elektriskās shēmas" iegūšana varētu izrādīties ārkārtīgi nozīmīgs solis smadzeņu darbības izpratnes ainas veidošanā, īpaši tādu procesu izpratnē, kā neironu datu izvades skaitliskā korekcija (ja neirona ķermenim ir aptuveni 50 aksonu, taču vienā laika vienībā signāls tiek nodots tikai piecās vai sešās sinapsēs, rodas jautājums - kā tiek noteikts tas, tieši kuras piecas no tām piedalīsies šajā datu nodošanas aktā), instinkta strukturālā "uzglabāšana" (ļoti iespējams, ka instinkti smadzenēs glabājas savdabīgas read-only memory veidolā, kuru definē noteiktu smadzeņu apgabalu pastāvīgi konfigurēta starpneironu struktūra) utt.

P.S. Šis raksts attiecas uz aptuveni piecus mēnešus senu pagātni. Šobrīd atbilde uz jautājumu par skaitlisko korekciju ir jau zināma - sk. iepriekšējo rakstu.

Pirms dažām dienām, 2008. gada 27. oktobrī, grupai zinātnieku no Djūka universitātes medicīnas institūta izdevies veikt atklājumu, kas var tikt novērtēts kā smadzeņu atmiņas pamatfunkciju darbības skaidrojums. Līdz šim lielākā no mīklām neironu darbībā bija tā dēvētais ārējais plastiskais selektīvisms, kas izpaužas kā neirona spēja koordinēt izvadsignālu uz noteiktām tā sinapsēm, tajā pašā laikā atstājot atlikušās sinapses neierosinātā stāvoklī.

Kā izrādās, šī koordinācija tiek īstenota kā miozīna 5b molekulu reaģētspēja uz kalcija jonu plūsmu smadzeņu hipokampiskajos kodolos. Šī proteīna molekulas ar vienu galu ir dinamiski piestiprinātas pie aktīna mikrošķiedru tīkla, līdz ar to tās var pārvietoties no viena sinaptiskā kanāla uz citu, savukārt otrā to galā atrodas noteikti enzīmi, kas saista neirotransmiteru molekulu paketes (endosomas) un gluži burtiski "ievieto" tās attiecīgajā kanālā. "Šīs endosomas var tikt uzskatītas par mūsu atmiņu dinamisko pamatvienību," apgalvo M. Ēlers, izpētes grupas vadītājs.

Miozīns 5b zinātniekiem ir pazīstams jau sen, un tas veic ķīmisko vielu mikrotransporta funkcijas arī citās ķermeņa šūnās (pārveidota augstāk aplūkotā shēma ir, piemēram, muskuļu darbības pamatā), taču būtisks jaunatklājums ir tā fundamentālā nozīme smadzeņu darbībā.

---

¹ Par cilvēka atmiņas darbībām (lat.)