Vivendo em um mundo digital: como a tecnologia de computador está sendo incorporada ao cérebro?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Última modificação: 2023-12-16 16:14

Nosso cérebro está adaptado para a vida em uma caverna, e não para processar fluxos ininterruptos de informação - estudos mostram que ele parou em seu desenvolvimento evolutivo há 40-50 mil anos. O psicofisiologista Alexander Kaplan em sua palestra "Contato com o cérebro: realidades e fantasias" contou por quanto tempo uma pessoa será capaz de lidar com a vida nas condições de enormes rodovias, movimentos ao redor do planeta e incessantes chegadas, e também como nós mesmos podemos consertar ou estragar tudo com a ajuda da inteligência artificial …

Imagine uma situação: uma pessoa chega a uma loja, escolhe um croissant, entrega no caixa. Ele mostra para outro caixa e pergunta: "O que é isso?" Ele responde: "40265". Os caixas não se importam mais com o nome do croissant, é importante que seja "40265", porque o computador na caixa registradora percebe os números, não os nomes dos pães. Aos poucos, tudo mergulha no mundo digital: vivemos ao lado da tecnologia da computação, que entende os objetos físicos como digitais, e somos obrigados a nos adaptar. A era da Internet das Coisas se aproxima, quando todos os objetos físicos serão apresentados em formato digital e a Internet se tornará a dona de nossa geladeira. Tudo vai girar por meio de números. Mas o problema é que a intensidade dos fluxos de informação já é grande demais para nossos ouvidos e olhos.

Recentemente, foi desenvolvido um método para determinar com precisão o número de células nervosas no cérebro. Antigamente se acreditava que fossem 100 bilhões, mas este é um número muito aproximado, pois as medidas foram realizadas por um método não totalmente correto: pegaram um pedacinho do cérebro, ao microscópio contaram o número de células nervosas nele, que foi então multiplicado pelo volume total. Em um novo experimento, uma massa homogênea do cérebro foi agitada em um misturador e os núcleos das células nervosas foram contados e, como essa massa é homogênea, a quantidade resultante pode ser multiplicada pelo volume total. Descobriu-se 86 bilhões. Segundo esses cálculos, um camundongo, por exemplo, tem 71 milhões de células nervosas, e um rato, 200. Os macacos têm cerca de 8 bilhões de células nervosas, ou seja, a diferença com o homem é de 80 bilhões. Por que o movimento nos animais era progressivo e por que a ruptura com o homem era tão brusca? O que podemos fazer que os macacos não podem?

O processador mais moderno tem de dois a três bilhões de unidades operacionais. Uma pessoa tem 86 bilhões apenas de células nervosas, que não são idênticas a uma unidade operacional: cada uma delas tem de 10 a 15 mil contatos com outras células, e é nesses contatos que se resolve a questão da transmissão do sinal, como no operacional unidades de transistores. Se você multiplicar esses 10-15 mil por 86 bilhões, terá um milhão de bilhões de contatos - há tantas unidades operacionais no cérebro humano.

O cérebro de um elefante pesa quatro quilos (um humano e meio, no máximo) e contém 260 bilhões de células nervosas. Estamos a 80 bilhões de distância do macaco, e o elefante está duas vezes mais longe de nós. Acontece que o número de células não se correlaciona com o desenvolvimento intelectual? Ou os elefantes foram para o outro lado e nós simplesmente não os entendemos?

O fato é que o elefante é grande, tem muitos músculos. Os músculos são feitos de fibras do tamanho de um humano ou de um camundongo e, como um elefante é muito maior do que um ser humano, ele tem mais fibras musculares. Os músculos são controlados por células nervosas: seus processos se ajustam a cada fibra muscular. Conseqüentemente, o elefante precisa de mais células nervosas, porque tem mais massa muscular: de 260 bilhões de células nervosas do elefante, 255 ou 258 bilhões são responsáveis pelo controle muscular. Quase todas as células nervosas estão localizadas no cerebelo, que ocupa quase metade do cérebro, porque é lá que todos esses movimentos são calculados. Na verdade, 86 bilhões de células nervosas humanas também estão localizadas no cerebelo, mas ainda há significativamente mais delas no córtex: não dois ou três bilhões, como um elefante, mas 15, então nossos cérebros têm incomensuravelmente mais contatos do que os elefantes. Em termos de complexidade da rede neural, os humanos superaram os animais de maneira significativa. O homem vence por habilidades combinatórias, essa é a riqueza da matéria cerebral.

O cérebro é muito complexo. Para efeito de comparação: o genoma humano consiste em três bilhões de elementos emparelhados responsáveis pela codificação. Mas os códigos nele são completamente diferentes, então o cérebro não pode ser comparado com o genoma. Vamos pegar a criatura mais simples - a ameba. Ela precisa de 689 bilhões de pares de elementos codificadores - nucleotídeos. Existem 33 elementos de codificação em russo, mas 16 mil palavras do dicionário Pushkin ou várias centenas de milhares de palavras do idioma como um todo podem ser feitas com eles. Tudo depende de como as informações em si são reunidas, qual é o código, quão compacto ele é. Obviamente, a ameba fez isso de maneira extremamente antieconômica, porque apareceu no início da evolução.

O problema com o cérebro é que ele é um órgão biológico normal. É criado evolutivamente para adaptar uma criatura viva ao seu ambiente. Na verdade, o cérebro parou em seu desenvolvimento evolutivo há 40-50 mil anos. A pesquisa mostra que o homem Cro-Magnon já possuía as qualidades que o homem moderno possui. Todos os tipos de trabalho estavam à sua disposição: coleta de materiais, caça, ensino de jovens, corte e costura. Conseqüentemente, ele tinha todas as funções básicas - memória, atenção, pensamento. O cérebro não tinha para onde evoluir por uma razão simples: o homem se tornou tão inteligente que foi capaz de ajustar as condições ambientais para se adequar ao seu corpo. O resto dos animais teve que mudar seu corpo para as condições ambientais, o que leva centenas de milhares e milhões de anos, mas nós mudamos completamente o ambiente para nós em apenas 50 mil.

O cérebro ficou preso pelo resto da vida em uma caverna. Ele está preparado para palácios modernos e fluxos de informação? Improvável. No entanto, a natureza é econômica, afia o animal para o habitat em que existe. O ambiente de uma pessoa, é claro, mudou, mas sua essência pouco variava. Apesar das mudanças dramáticas que ocorreram desde a antiguidade, a mecânica do ambiente no sentido rotineiro permaneceu a mesma. Como mudou a atividade dos designers de fazer um foguete em vez de um Zhiguli? Claro, há uma diferença, mas o significado da obra é o mesmo. Agora o ambiente mudou fundamentalmente: rodovias enormes, telefonemas intermináveis e tudo isso aconteceu em apenas 15–35 anos. Como um cérebro polido por cavernas lidará com este ambiente? Multimídia, grande, velocidades inadequadas de fluxo de informações, uma situação nova com movimentos ao redor do planeta. Existe o perigo de que o cérebro não possa mais suportar tais cargas?

Há um estudo sobre a incidência de pessoas de 1989 a 2011. Nos últimos 20 anos, a mortalidade por doenças cardiovasculares e oncológicas diminuiu, mas o número de distúrbios neurológicos (problemas de memória, ansiedade) está aumentando drasticamente ao longo do mesmo tempo. As doenças neurológicas ainda podem ser explicadas por problemas de comportamento, mas o número de doenças psicológicas está crescendo com a mesma rapidez e, ao mesmo tempo, tornam-se crônicas. Essas estatísticas são um sinal de que o cérebro não consegue mais lidar com isso. Talvez isso não se aplique a todos: alguém vai a palestras, lê livros, alguém se interessa por tudo. Mas nascemos diferentes, então o cérebro de alguém está mais bem preparado devido à variação genética. A proporção de pessoas com doenças neurológicas está se tornando muito significativa, e isso sugere que o processo está indo mal. O terceiro milênio nos desafia. Entramos na zona quando o cérebro começou a enviar sinais de que o ambiente que criamos não era útil para ele. Tornou-se mais complexo do que o que o cérebro pode nos fornecer em termos de adaptação. O estoque de ferramentas afiadas para a caverna começou a se esgotar.

Um dos fatores criados pelo homem que pressionam o cérebro humano é que muitas decisões agora estão associadas à probabilidade de um erro grave, e isso complica muito os cálculos. Anteriormente, tudo o que aprendíamos era facilmente automatizado: aprendíamos a andar de bicicleta uma vez, e então o cérebro não se preocupava com isso. Agora, existem processos que não são automatizados: eles devem ser monitorados constantemente. Ou seja, precisamos chamar uma ambulância ou retornar às cavernas.

Que formas mais progressivas de resolver esse problema temos? Talvez valha a pena combinar com a inteligência artificial, que vai refinar o fluxo: diminuir a velocidade onde ela é muito alta, excluir do campo de visão informações que no momento são desnecessárias. Os controladores automáticos que podem preparar informações para nós são semelhantes às técnicas primárias de cozimento: eles mastigam para que possam ser consumidos sem desperdiçar muita energia. Quando o homem começou a cozinhar comida no fogo, houve um grande avanço. As mandíbulas ficaram menores e havia espaço para o cérebro na cabeça. Talvez tenha chegado o momento de dissecar as informações ao nosso redor. Mas quem vai fazer isso? Como combinar inteligência artificial e inteligência natural? E é aqui que surge o conceito de interface neural. Ele fornece o contato direto do cérebro com o sistema de computação e se torna um análogo do cozimento de alimentos em chamas para este estágio de evolução. Nesse trio, seremos capazes de existir por mais 100-200 anos.

Como implementar isso? A inteligência artificial em seu sentido usual dificilmente existe. Um jogo de xadrez altamente inteligente, no qual uma pessoa nunca vencerá um computador, é semelhante a uma competição de levantamento de peso com uma escavadeira, e não se trata de transistores, mas do programa escrito para isso. Ou seja, os programadores simplesmente escreveram um algoritmo que fornece uma resposta específica para um movimento específico: não há inteligência artificial que saiba o que fazer por conta própria. O xadrez é um jogo com um número finito de cenários que podem ser enumerados. Mas existem dez posições significativas no tabuleiro de xadrez ao 120º grau. Isso é mais do que o número de átomos do universo (dez no 80º). Os programas de xadrez são exaustivos. Ou seja, eles memorizam todos os jogos do campeonato e do grande mestre, e esses já são números muito pequenos para enumeração. Uma pessoa faz um movimento, o computador seleciona todos os jogos com esse movimento em segundos e os monitora. Com informações sobre os jogos já jogados, você sempre pode jogar um jogo ideal, e isso é pura farsa. Em nenhum campeonato um jogador de xadrez não poderá levar um laptop com ele para ver qual jogo foi disputado por quem e como. E a máquina possui 517 laptops.

Existem jogos com informações incompletas. Por exemplo, o pôquer é um jogo psicológico baseado em blefes. Como uma máquina jogará contra uma pessoa em uma situação que não pode ser totalmente calculada? No entanto, recentemente eles escreveram um programa que lida com isso perfeitamente. O segredo é demais. A máquina brinca consigo mesma. Em 70 dias, ela jogou vários bilhões de jogos e acumulou experiência muito superior à de qualquer jogador. Com esse tipo de bagagem, você pode prever o resultado de seus movimentos. Agora os carros atingiram 57%, o que é suficiente para vencer em quase todos os casos. Uma pessoa tem sorte uma vez em mil jogos.

O jogo mais legal que não pode ser vencido por nenhuma força bruta é ir. Se o número de posições possíveis no xadrez for dez elevado à 120ª potência, então há dez delas na 250ª ou 320ª, dependendo de como você conta. Isso é combinatorialismo astronômico. É por isso que cada novo jogo em Go é único: a variedade é muito grande. É impossível repetir o jogo - mesmo em termos gerais. A variabilidade é tão alta que o jogo quase sempre segue um cenário único. Mas em 2016, o programa Alpha Go começou a bater em uma pessoa, antes também já havia jogado com ele mesmo. 1200 processadores, 30 milhões de posições de memória, 160 mil lotes humanos. Nenhum jogador vivo tem tanta experiência, capacidade de memória e velocidade de reação.

Quase todos os especialistas acreditam que a inteligência artificial ainda está muito distante. Mas eles surgiram com um conceito como "inteligência artificial fraca" - esses são sistemas para tomada de decisão inteligente e automatizada. Algumas decisões para uma pessoa agora podem ser feitas por uma máquina. Eles são semelhantes aos humanos, mas são aceitos, assim como no xadrez, não pelo trabalho intelectual. Mas como nosso cérebro toma decisões intelectuais se a máquina é muito mais forte em memória e velocidade? O cérebro humano também é composto de muitos elementos que tomam decisões com base na experiência. Ou seja, acontece que não existe inteligência natural, que também somos sistemas de computação ambulantes, apenas nosso programa foi escrito por si mesmo?

O teorema de Fermat tem sido uma conjectura. Durante 350 anos, os matemáticos mais proeminentes tentaram prová-lo analiticamente, ou seja, compor um programa que acabará por provar, passo a passo, de forma lógica, que essa suposição é verdadeira. Perelman considerou o trabalho de sua vida provar o teorema de Poincaré. Como esses teoremas foram comprovados? Poincaré e Perelman não tinham soluções analíticas em suas cabeças, havia apenas suposições. Qual deles é um gênio? Um gênio pode ser considerado aquele que criou o teorema: ele propôs algo para o qual ele não tinha qualquer abordagem analítica. De onde ele tirou essa suposição correta? Ele não veio até ele pela força bruta: Fermat tinha apenas algumas opções, como Poincaré, enquanto sobre um assunto específico havia apenas uma suposição. O físico Richard Feynman concluiu que em quase nenhum caso uma grande descoberta foi feita analiticamente. Como então? Feynman responde: "Eles adivinharam."

O que significa "adivinhar"? Para a existência, não basta ver o que é e tomar decisões com base nessas informações. É necessário colocar na memória algo que será útil mais tarde consultar. Mas esta etapa não é suficiente para manobrar em um mundo complexo. E se a evolução seleciona indivíduos para uma adaptação cada vez mais sutil ao meio ambiente, então cada vez mais mecanismos sutis devem nascer no cérebro para prever esse meio ambiente, calcular as consequências. O espécime brinca com o mundo. Gradualmente, surgiu uma função cerebral que permite construir modelos dinâmicos da realidade externa, modelos mentais do mundo físico. Essa função se ajustou à seleção evolutiva e passou a ser selecionada.

No cérebro humano, aparentemente, desenvolveu-se um modelo mental de ambiente de alta qualidade. Ela prediz perfeitamente o mundo, mesmo em lugares onde não estivemos. Mas, uma vez que o mundo ao nosso redor é integral e tudo está interconectado nele, o modelo deve captar essa interconexão e ser capaz de prever o que não foi. O homem adquiriu uma oportunidade completamente única que o distinguiu nitidamente na série evolutiva: ele foi capaz de reproduzir o futuro nos neurônios de seu cérebro usando modelos do ambiente. Você não precisa correr atrás do mamute, você precisa descobrir para onde ele irá correr. Para fazer isso, na cabeça há um modelo com as características dinâmicas de um mamute, paisagem, hábitos animais. A psicologia cognitiva insiste que estamos trabalhando com modelos. É aqui que 80 bilhões de neurônios são gastos: eles os contêm. O modelo do mundo da matemática, o mundo das abstrações matemáticas é muito diverso, e sugere como esta ou aquela lacuna deve ser preenchida, o que ainda não foi pensado. A conjectura vem desse modelo, assim como a intuição.

Por que os macacos não podem trabalhar em modelos completos do mundo físico? Afinal, eles existem na Terra há centenas de milhões de anos a mais do que os humanos. Os macacos não conseguem coletar informações sobre o mundo ao seu redor. Em quais unidades eles o descreverão? Os animais ainda não desenvolveram um método para modelagem compacta e sistemática de informações externas no cérebro com a capacidade de operar nele. Uma pessoa tem esse método, e levando em consideração os menores detalhes. É uma linguagem. Com a ajuda da linguagem, designamos com conceitos todos os menores grãos de areia deste mundo. Assim, transplantamos o mundo físico para o mental. São nomes que circulam no mundo mental sem massa. Ao escrever endereços usando estruturas cerebrais complexas, como ao programar em um computador, ganhamos experiência de comunicação com o mundo. Conexões surgem entre conceitos. Cada conceito possui sinalizadores aos quais você pode atribuir significados adicionais. É assim que um grande sistema cresce, que funciona associativamente e elimina valores desnecessários usando endereços. Essa mecânica deve ser apoiada por uma estrutura de rede muito complexa.

Nosso pensamento é baseado em suposições. Não precisamos contar as variações das peças de xadrez - temos um modelo dinâmico do jogo de xadrez que indica para onde devemos mover. Esse modelo é sólido, ele também tem experiência de jogos de campeonatos, mas é melhor porque prevê um pouco antes do tempo. A máquina lembra apenas o que é, nosso modelo é dinâmico, pode ser inicializado e reproduzido à frente da curva.

Então, é possível combinar o cérebro e a inteligência artificial, ainda que diminuída e reduzida em direitos, para que as tarefas criativas fiquem com a pessoa, e a memória e a velocidade - com uma máquina? Existem nove milhões de caminhoneiros nos Estados Unidos. Agora, eles podem ser substituídos por sistemas automatizados de tomada de decisão: todos os trilhos estão marcados de maneira muito precisa, há até sensores de pressão nos trilhos. Mas os motoristas não estão sendo substituídos por computadores por motivos sociais, e esse é o caso em vários setores. Existe também o perigo de o sistema agir de forma contrária aos interesses da pessoa, colocando os benefícios econômicos acima. Tais situações, é claro, serão programadas, mas é impossível prever tudo. As pessoas mais cedo ou mais tarde cairão no serviço, as máquinas as usarão. Somente um cérebro capaz de soluções criativas permanecerá de uma pessoa. E não precisa ser devido a uma conspiração de máquinas. Nós próprios podemos nos conduzir a uma situação semelhante, programando as máquinas de forma que, cumprindo as tarefas que estabelecemos, elas não levem em consideração os interesses humanos.

Elon Musk veio com uma ideia: uma pessoa anda com uma mochila com poder de computação, que o cérebro usa quando necessário. Mas, para atribuir certas tarefas às máquinas, é necessário o contato direto com o cérebro. Um cabo vai do cérebro até a mochila, ou o carro é costurado sob a pele. Então, a pessoa será totalmente provida de memória e velocidade transcendentais. Este dispositivo eletrônico não fingirá ser uma pessoa na história, mas para os empregadores, uma pessoa expandirá suas capacidades. O caminhoneiro terá condições de dormir no carro: será movido pelo intelecto, que despertará o cérebro em um momento crítico.

Como se conectar ao cérebro? Temos todos os meios técnicos. Além disso, centenas de milhares de pessoas já estão andando com esses eletrodos por motivos médicos. Para detectar o foco de uma crise epiléptica e interrompê-la, são instalados dispositivos que registram a atividade elétrica do cérebro. Assim que os eletrodos percebem sinais de um ataque no hipocampo, eles o interrompem. Nos EUA existem laboratórios em que tais dispositivos são implantados: o osso é aberto e uma placa com eletrodos é inserida no córtex por um milímetro e meio, até o meio. Em seguida, instala-se outro dado, aproxima-se uma haste dele, pressiona-se um botão e acerta-se bruscamente, com grande aceleração, no dado, de modo que penetra na casca um milímetro e meio. Em seguida, todos os dispositivos desnecessários são removidos, o osso é suturado e apenas um pequeno conector permanece. Um manipulador especial, que codifica a atividade eletrônica do cérebro, permite que uma pessoa controle, por exemplo, um braço robótico. Mas isso é treinado com grande dificuldade: uma pessoa leva vários anos para aprender como controlar tais objetos.

Por que os eletrodos são implantados no córtex motor? Se o córtex motor controla a mão, significa que você precisa receber comandos de lá que controlam o manipulador. Mas esses neurônios estão acostumados a controlar a mão, cujo dispositivo é fundamentalmente diferente do manipulador. O professor Richard Anderson teve a ideia de implantar eletrodos na área onde o plano de ação nasceu, mas os drivers para controlar os drives de movimento ainda não foram desenvolvidos. Ele implantou neurônios na região parietal, na intersecção das partes auditiva, visual e motora. Os cientistas conseguiram até mesmo um contato bidirecional com o cérebro: foi desenvolvido um braço de metal no qual foram instalados sensores que estimulam o cérebro. O cérebro aprendeu a distinguir entre a estimulação de cada dedo separadamente.

Outra forma é a conexão não invasiva, em que os eletrodos ficam localizados na superfície da cabeça: o que as clínicas chamam de eletroencefalograma. É criada uma grade de eletrodos, em que cada eletrodo contém um microcircuito, um amplificador. A rede pode ser com ou sem fio; as informações vão diretamente para o computador. Uma pessoa faz um esforço mental, as mudanças nos potenciais de seu cérebro são monitoradas, classificadas e decifradas. Após o reconhecimento e classificação, as informações são alimentadas para os dispositivos apropriados - manipuladores.

Outro movimento é a socialização de pacientes com distúrbios motores e de fala. No projeto Neurochat, uma matriz com letras é colocada na frente do paciente. Suas colunas e linhas são destacadas e, se a seleção cair na linha de que a pessoa precisa, o eletroencefalograma mostra uma reação ligeiramente diferente. O mesmo acontece com a coluna, e a letra de que a pessoa precisa encontra-se no cruzamento. A confiabilidade do sistema no momento é de 95%. Era necessário certificar-se de que o paciente simplesmente se conectava à Internet e realizava alguma tarefa, de forma que não apenas letras fossem adicionadas à matriz, mas também ícones que denotavam determinados comandos. Recentemente, uma ponte foi construída entre Moscou e Los Angeles: pacientes de clínicas locais puderam estabelecer contato por meio de correspondência.

O mais recente desenvolvimento no campo dos contatos com o cérebro são os agrupamentos neurossimbióticos, controlados não por letras, mas pelas células de memória de uma máquina. Se pegarmos oito células, ou um byte, então, com esse contato, podemos selecionar uma das células e escrever uma unidade de informação nela. Assim, nos comunicamos com o computador, escrevendo o mesmo "40265" nele. As células contêm os valores que precisam ser operados e os procedimentos que precisam ser aplicados a essas células. Portanto - sem invadir o cérebro, mas de sua superfície - você pode operar um computador. Os cientistas materiais criaram um fio muito fino, de cinco mícrons, isolado ao longo de todo o seu comprimento, e sensores de potencial elétrico foram colocados em seus nós. O fio é muito elástico: pode ser jogado sobre um objeto com qualquer relevo e, assim, coletar um campo elétrico de qualquer, a menor superfície. Essa malha pode ser misturada ao gel, colocar a mistura em uma seringa e injetar na cabeça do camundongo, onde se endireitará e ficará entre os lobos do cérebro. Mas a mistura não pode entrar no próprio cérebro, então a nova ideia é injetar uma malha no cérebro quando ela está apenas começando a se formar, no estágio embrionário. Então, estará na massa do cérebro e as células começarão a crescer através dela. Portanto, obtemos um cérebro blindado com um cabo. Esse cérebro pode descobrir rapidamente em que área é necessário alterar o potencial do computador para realizar certas tarefas ou gravar informações em suas células, porque ele interage com os eletrodos desde o nascimento. E este é o contato total.