لطالما أثارت أسرار عمل الدماغ البشري قلق العلماء. كانت هناك دائمًا محاولات لتقليد الدماغ البشري. مشروع الدماغ البشري هو أحد هذه المحاولات. في أي مرحلة هم العلماء؟ هل هناك نجاحات؟
الدماغ البشري هو الكمبيوتر البيولوجي الأكثر غموضًا الذي نعرفه. في الواقع، نحن لا نعرف ما يكفي عنها، على الرغم من الجهود التي بذلها العلماء للتعرف عليها بطرق متزايدة التطور على مر القرون. فقط أحدث التقنيات هي التي يمكن أن تمنحنا معرفة حقيقية لم يكن بإمكاننا تخمينها إلا من قبل. وهذا لا يغير من حقيقة أننا مازلنا بعيدين عن الوعي الكامل. في أي مرحلة هم العلماء المعاصرون؟
مثير للاهتمام أيضًا: ما هي الشبكات العصبية وكيف تعمل؟
مصطلح "الذكاء الاصطناعي"
في الخمسينيات من القرن الماضي، عندما ظهر مصطلح "الذكاء الاصطناعي" لأول مرة في العلوم وأثبت باحثو الذكاء الاصطناعي بنجاح أنه يمكنك تعليم الآلة القيام بأشياء لا يمكنك القيام بها بنفسك، كانوا متحمسين لذلك. الاحتمال البسيط هو أن الآلة يمكن أن تتعلم، وتثبت النظريات الرياضية بنفسها (وقد تم ذلك، على سبيل المثال، مع برنامج Logic Theorist الذي تم تطويره في عام 1950 من قبل ألين نيويل وهيربرت سيمون)، أو لعب لعبة الداما والتغلب على الإنسان (برنامج من تأليف آرثر صموئيل، وهو مهندس في شركة آي بي إم، وأصبح فيما بعد أستاذًا في جامعة ستانفورد، قاد العالم العلمي إلى الاعتقاد بأن المحاكاة الكاملة للدماغ البشري لا تزال على بعد سنوات قليلة فقط.
لقد مرت عقود من الزمن، وعلى الرغم من النمو الهائل في قوة الحوسبة، وتطوير الشبكات العصبية الاصطناعية وخوارزميات الذكاء الاصطناعي ذات التعلم الآلي العميق، إلا أننا لا نزال بعيدين عن محاكاة حتى أجزاء من الدماغ. ببساطة، قلل رواد الذكاء الاصطناعي في النصف الثاني من القرن العشرين من قدرات هذه "الكتلة الشبيهة بالهلام" في سلاحفنا، والتي تتكون من 20% من الماء.
مثير للاهتمام أيضًا: ChatGPT: تعليمات بسيطة للاستخدام
الدماغ معقد
عند الولادة، يزن الدماغ البشري حوالي 300 جرام، ويزن الدماغ البالغ المكتمل النمو حوالي 1,5 كجم. يحتوي هذا الـ 1,5 كجم على عالمنا بأكمله وجميع القدرات العقلية التي لدينا. ليس فقط الواعي، مثل التفكير المجرد والإبداع، ولكن أيضًا تلك التي لا ندركها: حركية الحركات، والتحكم في الدورة الدموية، والتنفس، وغير ذلك الكثير.
من الشائع بين العلماء أن الدماغ البشري يتكون من حوالي 100 مليار خلية عصبية. لا نعرف عددهم بالضبط، وقد يختلف في كل فرد من النوع البشري. ولكن لنفترض أن هذا صحيح، وهذا الرقم ليس صغيرا جدا. 100 مليار رقم كثير، لكن أجهزة الكمبيوتر العملاقة الحديثة يمكنها محاكاة أجسام أكبر. ومع ذلك، تكمن المشكلة في أن الخلية العصبية هي شيء أكثر تعقيدًا بكثير من، على سبيل المثال، التيكسل في الرسومات ثلاثية الأبعاد، أو البكسل في الصورة، أو أي كائن آخر يمكن وصفه بقطعة صغيرة فقط من التعليمات البرمجية.
ترتبط الخلايا العصبية في دماغنا ببعضها البعض. هذه ليست اتصالات جسدية، لأن النبضات الكهربائية المتولدة في الخلايا العصبية الفردية ستنتشر بسرعة في جميع أنحاء الجسم، الأمر الذي سيجعل من المستحيل عمليا. يعتمد نقل المعلومات في دماغنا على الكهرباء (النبضات) والكيمياء (الناقلات العصبية). يمكن ربط كل خلية عصبية (دعونا نتذكر الصورة الشائعة الآن للخلية العصبية على أنها "شجرة" ذات تشعبات مميزة) بالخلايا العصبية الأخرى بمساعدة ما يصل إلى عشرة آلاف اتصال متشابك.
نوافق على أن 10000 اتصال من خلية عصبية واحدة يمثل مستوى أعلى بكثير من التعقيد من البوابات المنطقية في الترانزستورات. إذا حاولنا حساب عدد جميع الروابط الممكنة بين الخلايا العصبية والحالات التي يمكن أن تصل إليها في أي لحظة (واحدة فقط)، فسنحصل على عدد ضخم يتجاوز بكثير العدد المقدر للذرات في الكون المرئي بأكمله. وباستخدام هذا النهج، يعتقد العديد من العلماء المتخصصين في علم الأحياء العصبي ولديهم أيضًا خلفية في علوم الكمبيوتر، أنه حتى مع المستوى الحالي للمعرفة وتطوره المتوقع، فإن المحاكاة الكاملة لمثل هذا العضو المعقد هي مهمة ستتجاوز قدراتنا على وقت طويل. لكن هذا لا يعني أن العلماء لم يفعلوا شيئاً ولم يحققوا شيئاً. دعونا نلقي نظرة على بعض المشاريع التي تهدف إلى محاكاة العقل البشري بأكمله، إن لم يكن على الأقل جزء منه.
اقرأ أيضا: 7 أروع استخدامات ChatGPT
40 دقيقة وثانية واحدة
في عام 2013، قام علماء يابانيون من معهد أوكيناوا للتكنولوجيا وباحثون ألمان من Forschungszentrum Jülich بتوحيد جهودهم واستخدموا أحد أقوى أجهزة الكمبيوتر العملاقة على كوكبنا في ذلك الوقت (يُسمى K Computer، متصدر قائمة Top500 في عام 2011) ذو القدرة الحاسوبية. 8,16 PFLOPS (أو 8,16 كوادريليون عملية فاصلة عائمة في الثانية) لمحاولة محاكاة شريحة فقط من الدماغ. بشكل عام، تضمنت المحاكاة رسم خرائط لعمل 1,73 مليار خلية عصبية، والتي أنشأت معًا شبكة مكونة من 10,4 تريليون اتصال متشابك. وهذا يزيد قليلاً عن 1 بالمائة من إمكانات ذلك "الجيلي" البيولوجي العالق في جمجمتك. استخدمت المحاكاة القوة الكاملة لمعالجات Sparc82944 VIIIfx 64 (يحتوي أحد الأنظمة على تردد ساعة يبلغ 2 جيجا هرتز و8 مراكز). هل نجح هذا النهج؟
وفقا للعلماء، نعم، ولكن من ناحية أخرى... يعتمد الأمر على كيفية نظرتك إلى الأمر. استغرق تشغيل هذا الكمبيوتر العملاق حوالي 40 دقيقة لمحاكاة ثانية واحدة فقط من تشغيل الجزء المذكور من الشبكة العصبية للدماغ. لذلك، على الرغم من أن حقيقة إجراء المحاكاة على الإطلاق يمكن وصفها بالنجاح، لأن التأثيرات ووقت الحساب وحجم المحاكاة تظهر مدى حجم المشكلة التي نواجهها هنا. ويجب أن نتذكر أنه مع زيادة عدد الخلايا العصبية، فإن تعقيد الشبكة المتشابكة لا يزيد بشكل خطي، ولكن بشكل كبير! إذا تم استخدام أسرع كمبيوتر أمريكي فائق السرعة Frontier حاليًا، والذي يعمل في مختبر أوك ريدج الوطني ويتمتع بقدرة حاسوبية تصل إلى 1 PFLOPS، أي أكبر بـ 1102 مرة من كمبيوتر K الياباني المذكور، لنفس المهمة، فلن يعني ذلك يمكن لشركة Frontier محاكاة (بنفس معلمات النموذج) شبكة عصبية أكبر بـ 135 مرة. نفس المحاكاة لثانية حقيقية واحدة من شبكة مكونة من 135 مليار خلية عصبية سوف تستمر على كمبيوتر أمريكي عملاق ليس 1,73 دقيقة، ولكن أقل من 40 ثانية. ولكن هذا لا يزال أكثر من مجرد محاكاة حقيقية للشبكة في الوقت الحقيقي، وهو ليس سوى جزء صغير مما لدينا في رؤوسنا. لا تزال محاكاة عمل العقل بأكمله تنتمي إلى عالم الخيال العلمي. لكن العلماء ما زالوا يحاولون.
اقرأ أيضا: حول أجهزة الكمبيوتر الكمومية بكلمات بسيطة
مشروع الدماغ البشري الأوروبي
ويمكن مقارنة مشروع الدماغ البشري (HBP) من حيث حجمه والأموال المخصصة لهذا المشروع العلمي بمشروع آخر متعلق بالإنسان، وهو المشروع الشهير "الجين البشري" الذي استمر من عام 1990 إلى عام 2003. لفهم الجينوم البشري بشكل كامل، يهدف مشروع الدماغ البشري إلى مساعدة العلماء على فهم أدمغتنا بشكل أفضل. لكن مشروع الدماغ البشري، المستمر منذ عام 2013، والذي كان من المفترض أصلاً أن ينتهي بعد عقد من البحث (أي في عام 2023)، لا يقترب حتى من محاكاة الدماغ بأكمله. إذن، ما هي الأهداف التي يخطط العلماء لتحقيقها من خلال هذا البحث؟
إن الهدف الرئيسي لـ HBP ليس محاكاة الدماغ بأكمله، كما آمل أن نكون قد أظهرنا بالفعل أن هذه المهمة تتجاوز قدرات حضارتنا اليوم. الهدف هو السيطرة جزئيًا على تعقيد الدماغ. سيساعد هذا في تطوير علوم مثل الطب وعلوم الكمبيوتر وعلم الأعصاب، وكذلك في تطوير التقنيات التي يستلهم عملها من كيفية عمل عقولنا.
إحدى نتائج مشروع HBP هي إنشاء منصة رقمية لأبحاث الدماغ، EBRAINS. EBRAINS عبارة عن منصة مفتوحة المصدر تمكن الباحثين من جميع أنحاء العالم من استخدام الأدوات الرقمية المتاحة في بيئة سحابية آمنة. بمعنى آخر، يوفر EBRAINS للعلماء الأدوات اللازمة لنمذجة وتحليل عمل المناطق الفردية في الدماغ.
إحدى هذه الأدوات هي برنامج محاكاة الدماغ الافتراضي الذي أنشأته HBP وEBRAINS. هذه الأداة غير قادرة تمامًا على محاكاة عمل الدماغ بأكمله، لكنها تتيح، على سبيل المثال، للباحثين عن الأدوية الجديدة محاكاة تأثيراتها على مجموعات من الخلايا العصبية. وهذا بدوره سيسمح للعلماء بتطوير علاجات جديدة مفيدة للأمراض المعقدة مثل مرض الزهايمر والاكتئاب ومرض باركنسون والمزيد.
مثير للاهتمام أيضًا:
- إذن ، أن أتكلم أو لا أتكلم؟ ماسك ينفي الحديث مع بوتين. ولكن هناك "لكن"
- المدفعية الحديثة هي السلاح الخارق لأوكرانيا. ولماذا إيلون ماسك هنا؟
مبادرة الدماغ الأمريكية
وهناك مشروع أكبر وأحدث أطلقته مؤسسات بحثية أمريكية وهو مبادرة BRAIN الأمريكية. وهذا مشروع بحثي آخر متعدد السنوات بتكلفة مليارات الدولارات يهدف إلى رسم خريطة للشبكة العصبية البشرية. ما هو الاتصال؟ هذه مجموعة من الوصلات العصبية لهذا الكائن الحي. فكما أن الجينوم هو خريطة كاملة للسلسلة الجينية، والبروتين هو خريطة كاملة لبروتينات كائن معين. نحن نعرف بالفعل الجينوم البشري، وقد كلف اكتشافه مليارات الدولارات. واليوم، أصبح اختبار الجينوم متاحًا على نطاق واسع، وعلى سبيل المثال، تكلف الاختبارات الجينية لوجود الخلل عدة مئات من الدولارات. الجينوم الكامل أغلى قليلاً، لكنه لا يزال أقل من تكلفة قراءة الحمض النووي البشري لأول مرة.
دعنا نعود إلى Connectome ومشروع BRAIN الأمريكي. ما هو الهدف من هذا المشروع؟ وقال جوش جوردون، مدير المعهد الوطني الأمريكي للصحة العقلية في بيثيسدا بولاية ميريلاند: "إن معرفة جميع أنواع خلايا الدماغ، وكيفية اتصالها ببعضها البعض وكيفية تفاعلها، ستفتح أمامنا مجموعة جديدة كاملة من العلاجات التي نعرفها اليوم". لا أستطيع حتى أن أتخيل." حاليًا، يتم إنشاء أكبر كتالوج في العالم لأنواع الخلايا العصبية وتطويره بشكل منهجي. يصف هذا الكتالوج، المسمى شبكة تعداد خلايا مبادرة BRAIN (BICCN)، عدد أنواع الخلايا المختلفة الموجودة في الدماغ، وبأي نسب تحدث، وكيف يتم توزيعها مكانيًا، وما هي التفاعلات التي تحدث بينها.
من أين يأتي هذا النهج؟ من الحاجة إلى فهم كيفية عمل الدماغ. تم شرح مزايا هذا النهج في تصريح لمجلة Nature بقلم عالم الأعصاب كريستوف كوخ، العالم الرئيسي لبرنامج MindScope، الذي ينفذه معهد ألين لعلوم الدماغ في سياتل: "تمامًا كما لا يوجد شيء منطقي في الكيمياء بدون الجدول الدوري للعناصر. العناصر، لن يكون هناك معنى لفهم الدماغ دون فهم وجود وعمل أنواع معينة من الخلايا."
إذا حققنا افتراضيًا الإمكانات التكنولوجية التي تمكننا من مسح خلية تلو الأخرى، وإعادة إنشاء الدماغ البشري، على سبيل المثال، فإن مثل هذا النهج يعني أنه حتى لو نجحنا (وهو أمر غير واقعي اليوم)، فإننا ما زلنا لا نفهم لماذا يعمل الدماغ كما يحدث بالفعل. ولا يهم ما إذا كنا نتحدث عن الدماغ كعضو بيولوجي حي أو نظيره الرقمي المستنسخ افتراضيًا. الدماغ والدليل بيكن هي نقاط بداية لفهم بنية وعمل كل دائرة عصبية، وبالتالي فهم السلوك المعقد الذي يحكم جميع الأنواع التي تحتوي على عضو معقد مثل الدماغ.
تستمر الأبحاث، ويقدم العلماء باستمرار إنجازاتهم الجديدة على موقع ويب تم إنشاؤه خصيصًا. لذلك، أنا متأكد من أن المزيد من الاكتشافات المثيرة للاهتمام تنتظرنا قريبًا.
مثير للاهتمام أيضًا:
قريبا سيكون من الممكن إزالة أدمغة الجميع دون داع...