Генри Маркрэм планирует создать мозг с нуля. Невролог из Федерального института технологий Швейцарии уверен, что единственный способ понять, как работает человеческий мозг – и почему часто не работает – это создать его, а затем сделать объектом многочисленных экспериментов.
Чтобы реализовать эти планы, Маркрэм основал проект «Человеческий мозг». Его целью является объединить сотни тысяч отрывочных знаний о мозге, полученных неврологами в течение последних нескольких десятков лет, от структур из ионных каналов до механизмов сознательного принятия решений, и получить в итоге единственную модель суперкомпьютера: виртуальный мозг.
Если запланированное сработает, получившаяся модель будет способна учиться и станет постепенно развивать сложные когнитивные способности, что во многом будет похоже на живого человека. Что еще важнее, его запрограммированная структура – мозговой код, разработанный в рамках проекта «Человеческий мозг» - станет доступен для всех неврологов мира. Будут ли это виртуальные эксперименты с рентгеновским излучением с использованием программных эквивалентов новых тестируемых медикаментов или же прерывание мозговых процессов на каком-либо уровне и наблюдение результатов.
План спорный. Некоторые ученые считают, что он просто не сработает, тогда как другие предсказывают, что виртуальный мозг будет таким же таинственным и сложным для изучения, как и настоящий. Как бы то ни было, проект «Человеческий мозг» был отобран как финалист двух новых флагманских инициатив Европейского Союза – грантов в сумме 1 миллиард евро каждый.
Что же будет делать команда Маркрэма, если выиграет финансирование? Как же ученые собираются создать человеческий мозг?
«У нас уже есть исходная система, мы готовы ее расширять, дорабатывать и совершенствовать», - отмечает Маркрэм. По его словам, процесс можно разбить на семь основных этапов.
Механика мозга
Во-первых, ученые определят объем создаваемой мозговой ткани, во-вторых, они должны рассчитать математические модели нейронов для этого объема таким образом, чтоб они соответствовали экспериментальным данным, полученным из настоящего человеческого мозга.
Далее они соединят нейроны модели друг с другом при помощи виртуальных синапсов – путей прохождения сигнала. Что касается скорости сигнала, то даже сверхмощный суперкомпьютер, производящий миллиард миллиардов операций в секунду, уступит способностям параллельной обработки данных настоящего человеческого мозга, и потому модель всегда будет медленно выполнять задачи и генерировать мысли (в сравнении с нами).
Следующим шагом является активизация системы. Ученые функционализируют нейроны и синапсы модели, а также ее глиальные клетки (не нейронные клетки мозга) и циркуляцию крови при помощи компьютерного программирования процессов этих компонентов. Чтобы поведение этих составляющих как можно больше напоминало аналогичное в настоящем мозге, ученые детально изучат всю существующую информацию в литературе и базах данных, организуют результаты и проанализируют их на предмет обеспечения максимального биологического соответствия. Там, где функционирование определенной части мозга еще неизвестно науке, команда ученых либо изучит этот вопрос в сотрудничестве с другими неврологами, либо поместит в программы заполнители и возместит недостающие элементы позже.
Затем ученые проведут испытания модели, чтобы определить, соответствуют ли типы и плотность клеток и синапсов экспериментальным данным. «Модель служит для систематического обобщения биологических данных, и потому она будет становиться более и более биологически точной со временем, пока во внимание будут приниматься все больше биологических данных – как губка», - объясняет Маркрэм.
Виртуальная реальность
Пока искусственный мозг не сможет общаться с внешним миром, он является лишь виртуальным эквивалентом органа, плавающего в формальдегиде. Таким образом, по словам Маркрэма, шестым этапом проекта «Человеческий мозг» станет подключение мозга к виртуальной среде и проведение тренировочных испытаний, чтобы модель могла учиться и, соответственно, развивать сложные когнитивные способности.
«При создании такой модели ее следует учить чувствовать, действовать и принимать решения. Это медленный процесс, который задействует необычайно мощные суперкомпьютеры», - отмечает ученый.
Так как исследователи создадут взрослый мозг, не придется преодолевать процессы формирования нейронов и синапсов, происходящие в детстве, но они все же должны будут научить мозг реальности, чтоб он смог генерировать полноценные мысли. Мозг будет учиться через взаимодействие с виртуальными факторами в виртуальных мирах.
И наконец, ученые разработают и проведут эксперименты с мозгом, нацеленные на исследование всех моментов, от нейронных корней человеческого поведения до влияния новых лекарств на мозг и до причин 560 приводящих к инвалидности заболеваний, которым подвержен человеческий мозг.
Если запланированное сработает, получившаяся модель будет способна учиться и станет постепенно развивать сложные когнитивные способности, что во многом будет похоже на живого человека. Что еще важнее, его запрограммированная структура – мозговой код, разработанный в рамках проекта «Человеческий мозг» - станет доступен для всех неврологов мира. Будут ли это виртуальные эксперименты с рентгеновским излучением с использованием программных эквивалентов новых тестируемых медикаментов или же прерывание мозговых процессов на каком-либо уровне и наблюдение результатов.
План спорный. Некоторые ученые считают, что он просто не сработает, тогда как другие предсказывают, что виртуальный мозг будет таким же таинственным и сложным для изучения, как и настоящий. Как бы то ни было, проект «Человеческий мозг» был отобран как финалист двух новых флагманских инициатив Европейского Союза – грантов в сумме 1 миллиард евро каждый.
Что же будет делать команда Маркрэма, если выиграет финансирование? Как же ученые собираются создать человеческий мозг?
«У нас уже есть исходная система, мы готовы ее расширять, дорабатывать и совершенствовать», - отмечает Маркрэм. По его словам, процесс можно разбить на семь основных этапов.
Механика мозга
Во-первых, ученые определят объем создаваемой мозговой ткани, во-вторых, они должны рассчитать математические модели нейронов для этого объема таким образом, чтоб они соответствовали экспериментальным данным, полученным из настоящего человеческого мозга.
Далее они соединят нейроны модели друг с другом при помощи виртуальных синапсов – путей прохождения сигнала. Что касается скорости сигнала, то даже сверхмощный суперкомпьютер, производящий миллиард миллиардов операций в секунду, уступит способностям параллельной обработки данных настоящего человеческого мозга, и потому модель всегда будет медленно выполнять задачи и генерировать мысли (в сравнении с нами).
Следующим шагом является активизация системы. Ученые функционализируют нейроны и синапсы модели, а также ее глиальные клетки (не нейронные клетки мозга) и циркуляцию крови при помощи компьютерного программирования процессов этих компонентов. Чтобы поведение этих составляющих как можно больше напоминало аналогичное в настоящем мозге, ученые детально изучат всю существующую информацию в литературе и базах данных, организуют результаты и проанализируют их на предмет обеспечения максимального биологического соответствия. Там, где функционирование определенной части мозга еще неизвестно науке, команда ученых либо изучит этот вопрос в сотрудничестве с другими неврологами, либо поместит в программы заполнители и возместит недостающие элементы позже.
Затем ученые проведут испытания модели, чтобы определить, соответствуют ли типы и плотность клеток и синапсов экспериментальным данным. «Модель служит для систематического обобщения биологических данных, и потому она будет становиться более и более биологически точной со временем, пока во внимание будут приниматься все больше биологических данных – как губка», - объясняет Маркрэм.
Виртуальная реальность
Пока искусственный мозг не сможет общаться с внешним миром, он является лишь виртуальным эквивалентом органа, плавающего в формальдегиде. Таким образом, по словам Маркрэма, шестым этапом проекта «Человеческий мозг» станет подключение мозга к виртуальной среде и проведение тренировочных испытаний, чтобы модель могла учиться и, соответственно, развивать сложные когнитивные способности.
«При создании такой модели ее следует учить чувствовать, действовать и принимать решения. Это медленный процесс, который задействует необычайно мощные суперкомпьютеры», - отмечает ученый.
Так как исследователи создадут взрослый мозг, не придется преодолевать процессы формирования нейронов и синапсов, происходящие в детстве, но они все же должны будут научить мозг реальности, чтоб он смог генерировать полноценные мысли. Мозг будет учиться через взаимодействие с виртуальными факторами в виртуальных мирах.
И наконец, ученые разработают и проведут эксперименты с мозгом, нацеленные на исследование всех моментов, от нейронных корней человеческого поведения до влияния новых лекарств на мозг и до причин 560 приводящих к инвалидности заболеваний, которым подвержен человеческий мозг.
Обсуждения Создать человеческий мозг