Φανταστείτε την αρχή μιας ταινίας επιστημονικής φαντασίας, αλλά η πραγματικότητα είναι πιο συναρπαστική. Αμερικανοί επιστήμονες κατάφεραν πρόσφατα να “ανεβάσουν” τον εγκέφαλο μιας ζωντανής μύγας σε μια προσομοίωση, δημιουργώντας ένα εικονικό έντομο που γνωρίζει πώς να περπατά, να πετά, να καθαρίζεται και να τρέφεται στο ψηφιακό του περιβάλλον. Παράλληλα, στην Αυστραλία, ερευνητές δίδαξαν μια κυτταρική καλλιέργεια με 200.000 ανθρώπινα εγκεφαλικά κύτταρα να παίζει το θρυλικό shooter του ’90, Doom. Αυτές οι δύο πρωτοποριακές εργασίες, η μία μεταφέροντας έναν εγκέφαλο σε υπολογιστή και η άλλη συνδέοντας έναν υπολογιστή με εγκεφαλικά κύτταρα, έχουν χαιρετιστεί ως επιστημονικά επιτεύγματα, αλλά ταυτόχρονα έχουν πυροδοτήσει αναπόφευκτους φόβους για την προοπτική εργαστηριακά παραγόμενων ανθρώπων και ψηφιακών κλώνων.
Η αυστραλιανή εταιρεία Cortical Labs, από τη Μελβούρνη, είχε ήδη διδάξει μια καλλιέργεια νευρώνων να παίζει Pong το 2022. Τώρα, ανέπτυξε αυτό που περιγράφει ως “τον πρώτο στον κόσμο κωδικοποιημένο βιολογικό υπολογιστή”, ο οποίος λειτουργεί με ζωντανό ανθρώπινο ιστό αντί για τσιπ πυριτίου και παίζει πλέον το Doom του 1993. “Στον κόσμο των επιστημόνων υπολογιστών, υπάρχει μια εμμονή να τρέχει το Doom σε οτιδήποτε, από αριθμομηχανές μέχρι φούρνους μικροκυμάτων,” δήλωσε ο Hon Weng Chong, CEO της Cortical Labs. “Μόλις καταφέραμε να δουλέψει το Pong, το πρώτο πράγμα που ρωτούσαν όλοι ήταν: ‘Πότε θα κάνετε το Doom;'”
Ο μέσος ανθρώπινος εγκέφαλος περιέχει περίπου 86 δισεκατομμύρια νευρώνες – περίπου 430.000 πιάτα petri. Πώς όμως συλλέγονται 200.000 εγκεφαλικά κύτταρα χωρίς χρήση εργαλείων; “Είναι τα δικά μου εγκεφαλικά κύτταρα, στην πραγματικότητα – τουλάχιστον τα περισσότερα,” δήλωσε υπερήφανα ο Chong. “Δεν υπάρχει ξύσιμο ή εξαγωγή εγκεφάλου. Είναι μια πολύ έξυπνη τεχνική που αναπτύχθηκε από τον Καθηγητή Shinya Yamanaka, ο οποίος κέρδισε το βραβείο Νόμπελ το 2012.” Χρειάζονται μόνο 10 ml αίματος, από τα οποία μπορούν να συλλεχθούν περίπου 100 λευκά αιμοσφαίρια. Αυτά μπορούν στη συνέχεια να επαναπρογραμματιστούν σε επαγόμενα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα (iPSCs) – τα βιολογικά δομικά στοιχεία του σώματος – τα οποία μπορούν να αναπαραχθούν εκθετικά.
“Ουσιαστικά, αντιστρέφουμε το βιολογικό ρολόι σε εμβρυϊκή κατάσταση, τα επαγούμε σε νευρώνες και τα τοποθετούμε σε ένα γυάλινο τσιπ περίπου στο μέγεθος ενός κέρματος 50 πεντάρας,” εξήγησε ο Chong. “Επειδή βρίσκονται σε τσιπ – και ο ηλεκτρισμός είναι η κοινή γλώσσα μεταξύ των νευρώνων και του συστήματος υπολογιστή – μπορούμε να συνδεθούμε μαζί τους και να τα κάνουμε να παίζουν Doom.”
Η Cortical Labs διεξήγαγε το πείραμα Pong εσωτερικά, αλλά αυτή τη φορά συνεργάστηκε με τον 24χρονο Σιγκαπουριανό Sean Cole, ο οποίος ολοκλήρωσε πρόσφατα ένα μεταπτυχιακό στην τεχνητή νοημοσύνη στο Πανεπιστήμιο του Sussex. Ο Cole έγραψε τον κώδικα απομακρυσμένα, τον οποίο η ομάδα δοκίμασε στις δικές τους μηχανές. “Εξεπλάγην λίγο που λειτούργησε με την πρώτη,” δήλωσε.
Πώς λοιπόν ένα πιάτο εγκεφαλικών κυττάρων παίζει Doom χωρίς μάτια ή δάχτυλα; “Λαμβάνουμε ένα στιγμιότυπο του παιχνιδιού με πληροφορίες όπως η υγεία του παίκτη και η θέση των εχθρών, το περνάμε μέσα από ένα νευρωνικό δίκτυο, το μετατρέπουμε σε αριθμούς και στέλνουμε τα δεδομένα,” εξήγησε ο Cole. “Αυτό ονομάζεται κωδικοποίηση – ουσιαστικά μετατρέπουμε την κατάσταση του παιχνιδιού σε σήματα που οι νευρώνες μπορούν να καταλάβουν. Οι νευρώνες στη συνέχεια εκπέμπουν μια έξοδο – κίνηση αριστερά, κίνηση δεξιά, περπάτημα μπροστά, πυροβολισμός ή μη – την οποία το σύστημα αποκωδικοποιεί και μετατρέπει ξανά σε ενέργειες στο παιχνίδι.” “Αν σκεφτείτε πώς λειτουργούν οι άνθρωποι, έχουμε πληροφορίες που πηγαίνουν στον αμφιβληστροειδή μας, οι οποίες μετατρέπονται σε ηλεκτρικά σήματα, επεξεργάζονται στον εγκέφαλο, και στη συνέχεια συμβαίνει μια έξοδος,” πρόσθεσε ο Chong. “Δεν είναι ουσιαστικά διαφορετικό από αυτό.”
Αν ένας υπολογιστής γεμάτος εγκεφαλικά κύτταρα παίζει ένα βιντεοπαιχνίδι και παίρνει αποφάσεις, σημαίνει ότι έχει συνείδηση; Ή απλώς συμπεριφέρεται όπως ο μέσος παίκτης του Doom; “Οι άνθρωποι έχουν διαφορετικές αντιλήψεις για το τι είναι η συνείδηση,” δήλωσε ο Cole. “Σίγουρα δεν πιστεύω ότι είναι συνειδητό. Στην αρχή δεν ήξερε πώς να κινηθεί, να στοχεύσει ή ακόμα και να πυροβολήσει. Μετά πυροβολούσε τους δύο πρώτους εχθρούς και σταματούσε – σχεδόν σαν να προσπαθούσε να αυτοπροστατευτεί. Οπότε σίγουρα μαθαίνει. Καταφέραμε να ελέγξουμε έναν εγκέφαλο για να μάθει σε ένα πολύ ελεγχόμενο περιβάλλον. Το επόμενο βήμα θα μπορούσε να είναι κάτι σαν το Neuralink, όπου εισάγεις ένα τσιπ στον εγκέφαλο για να εκπαιδεύσεις κάποιον να μάθει μια γλώσσα πιο γρήγορα.”
Πώς ακριβώς τα κύτταρα μαθαίνουν να παίζουν το παιχνίδι παραμένει ασαφές. “Μπορούμε να υποθέσουμε ότι θα μπορούσε να περιλαμβάνει πράγματα όπως η αρχή της ελεύθερης ενέργειας – η ιδέα ότι τα ζωντανά συστήματα δρουν για να ελαχιστοποιήσουν την ελεύθερη ενέργεια – ή η μάθηση κατά Hebb, όπου οι συνδέσεις μεταξύ των νευρώνων ενισχύονται όταν πυροδοτούνται μαζί.” Θα μπορούσαμε ποτέ να χρησιμοποιήσουμε τέτοια τεχνολογία για να μάθουμε αστραπιαία kung fu, όπως στο The Matrix; “Αν βρούμε έναν τρόπο να συνδέσουμε με ασφάλεια αυτή την τεχνολογία με ανθρώπους, αυτό θα μπορούσε να είναι η επίπτωση,” δήλωσε ο Cole. “Μια μεγάλη ανησυχία θα ήταν: τι θα γινόταν αν παρακάμψεις τις αναμνήσεις κάποιου;”
Ενώ ο Chong θα ήθελε να δοκιμάσει να κάνει τους νευρώνες να παίζουν Pokémon στη συνέχεια, η πραγματική μελλοντική εφαρμογή δεν βρίσκεται στο να κάνουμε πιάτα νευρώνων να παίζουν Minecraft ή Grand Theft Auto, αλλά στην ιατρική. “Οι άνθρωποι το εξετάζουν από γωνίες βιοϊατρικής έρευνας, για μοντελοποίηση ασθενειών,” δήλωσε. “Πράγματα όπως η επιληψία, όπου τα φάρμακα θα μπορούσαν να δοκιμαστούν σε νευρώνες που καλλιεργούνται έξω από το σώμα – όχι μόνο για να ανακαλυφθούν νέα φάρμακα, αλλά και για να προσαρμοστούν σε προσωπικό επίπεδο.”
Εν τω μεταξύ, στο Σαν Φρανσίσκο, όπου η Eon Systems σάρωσε τον εγκέφαλο μιας μύγας φρούτου και τον αναδημιούργησε ως ένα εικονικό έντομο, η μεγάλη επιστημονική είδηση είναι ότι η ομάδα έχει ουσιαστικά αναδημιουργήσει την “ηλεκτρονική καλωδίωση” της συμπεριφοράς του πλάσματος. Το ψηφιακό έντομο ήξερε ήδη πώς να συμπεριφέρεται σαν μύγα, χωρίς καμία εκπαίδευση ή προτροπή. Αυτό αμφισβητεί μια κεντρική παραδοχή της σύγχρονης τεχνητής νοημοσύνης: ότι η νοημοσύνη πρέπει να αποκτηθεί. Στην περίπτωση της μύγας, μεγάλο μέρος της συμπεριφοράς της φαίνεται να είναι ενσωματωμένο.
“Ο εγκέφαλος σκαναρίστηκε χρησιμοποιώντας ηλεκτρονική μικροσκοπία. Ο επικεφαλής μηχανικός μας ηγήθηκε ενός έργου για την εξομοίωση αυτού του εγκεφάλου, και τώρα έχουμε τοποθετήσει τον εξομοιωμένο εγκέφαλο πίσω σε ένα σώμα, ώστε να μπορεί να περιπλανιέται σε έναν εικονικό κόσμο,” δήλωσε ο Michael Andregg, CEO της Eon Systems. Ο εγκέφαλος μιας μύγας φρούτου αποτελείται από περίπου 140.000 νευρώνες – περίπου πέντε πιάτα petri. Η εικονική μύγα έχει 87 αρθρώσεις και μπορεί να κάνει σχεδόν οτιδήποτε μπορεί να κάνει μια πραγματική μύγα. Αλλά συνειδητοποιεί ότι ζει σε προσομοίωση; “Η μύγα πιθανώς αισθάνεται ότι κάτι δεν πάει καλά, επειδή δεν προσομοιώνουμε το περιβάλλον με υψηλή πιστότητα,” δήλωσε ο Andregg. “Δεν μπορούμε να δώσουμε πολύ συγκεκριμένες γευστικές και οσφρητικές ενδείξεις – απλώς ότι κάτι μυρίζει γλυκό ή έχει πικρή γεύση, αλλά δεν υπάρχουν πολύπλοκα αρώματα.”
Η “παράδοξη του Moravec” είναι ευρέως γνωστή στη ρομποτική: αυτό που οι άνθρωποι βρίσκουν δύσκολο, οι υπολογιστές το βρίσκουν εύκολο, και αντίστροφα. Η εξομοίωση εγκεφάλου, πρότεινε ο Andregg, θα μπορούσε τελικά να επιτρέψει στους ανθρώπους “να ευδοκιμήσουν σε έναν κόσμο με υπερνοημοσύνη”. “Στόχος μας είναι να κάνουμε την εξομοίωση και τον υπολογισμένο εγκέφαλο και σώμα να μοιάζουν αδιάκριτα με το φυσικό βιοχημικό σώμα και εγκέφαλο,” συνέχισε. “Αν μοιάζει διαφορετικά, έχουμε κάνει κάτι λάθος.”
Είμαστε όμως ακόμα πολύ μακριά από τα σενάρια “ανεβάστε τον εαυτό σας στο ίντερνετ” που φαντάζονται σε σειρές όπως το “Devs” ή το “The Lawnmower Man”, κυρίως επειδή, σε αυτή την περίπτωση, ο εγκέφαλος της μύγας έπρεπε να αφαιρεθεί πρώτα από το σώμα. “Το σκανάρισμα του σώματος ήταν πολύ δύσκολο,” δήλωσε ο Andregg, κάτι που πιθανότατα θα μειώσει τη λίστα αναμονής για εθελοντές ανθρώπους που θέλουν να δοκιμάσουν την τεχνολογία.
Εν τω μεταξύ, ο Chong πιστεύει ότι η βιολογική υπολογιστική θα μπορούσε να επιτύχει πράγματα που η παραδοσιακή υπολογιστική δυσκολεύεται. “Υπάρχει αυτό που λέγεται παράδοξη του Moravec, η οποία είναι γνωστή στη ρομποτική: αυτό που οι άνθρωποι βρίσκουν πολύ δύσκολο, οι υπολογιστές το βρίσκουν εύκολο, και αυτό που οι υπολογιστές βρίσκουν δύσκολο, οι άνθρωποι το βρίσκουν εύκολο,” δήλωσε. “Η αφηρημένη συλλογιστική, τα μαθηματικά και η γλώσσα είναι σχετικά πρόσφατα εξελικτικά, κάτι που εν μέρει εξηγεί γιατί οι υπολογιστές υπερέχουν σε αυτά. Αλλά ο κινητικός έλεγχος και η πιθανολογική λήψη αποφάσεων είναι πράγματα που έχουμε κληρονομήσει μέσω εκατομμυρίων ετών εξέλιξης. Τα ρομπότ μπορεί να είναι πολύ καλά στην επίλυση προβλημάτων μαθηματικών, αλλά ακόμα προσπαθούμε να φτιάξουμε ρομπότ που μπορούν να περπατούν σωστά.” Τα βιολογικά συστήματα, όπως η προσομοίωση της μύγας φρούτου, θα μπορούσαν τελικά να τροφοδοτήσουν ρομπότ, drones και άλλες μηχανές που χρειάζονται να πλοηγηθούν στην ακατάστατη απρόβλεπτη φύση του πραγματικού κόσμου.
Προς το παρόν, ο πρώτος βιολογικός υπολογιστής της ανθρωπότητας ασχολείται με αυτό που οι άνθρωποι κάνουν πάντα με νέες τεχνολογίες: παίζει παιχνίδια. Και κάπου στη Silicon Valley, μια μύγα φρούτου ζει τη δεύτερη ζωή της μέσα σε έναν υπολογιστή, εντελώς ανυποψίαστη ότι ζει στο έντομο Matrix.
