Ответ, считает доктор Маркрам, состоит в том, что природа знает короткие пути. Ключевой момент такого подхода в том, что определенные нейронные модули многократно повторяются — достаточно матери-природе однажды найти хороший образец. Если посмотреть на микроскопические срезы мозговой ткани, то поначалу не увидишь ничего, кроме беспорядочного скопища нейронов. Но при более внимательном рассмотрении можно различить многократно повторяющиеся модульные структуры.
(Кстати, модульная структура — одна из причин того, что небоскребы в наше время строятся очень быстро. Достаточно сконструировать один модуль, и дальше можно сколько угодно тиражировать его на конвейере. Затем можно быстро поставить модули один на другой, скрепить — и получится небоскреб. После оформления всех необходимых документов модульный жилой дом можно собрать за несколько месяцев.)
Ключом к проекту Blue Brain доктора Маркрама служит так называемая «колонна неокортекса» — модуль, многократно повторяемый в ткани мозга. У человека каждая такая колонна имеет около двух миллиметров в высоту, полмиллиметра в диаметре и содержит 60 000 нейронов. (Для сравнения: аналогичный модуль крысы содержит всего 10 000 нейронов.) Доктору Маркраму потребовалось десять лет (с 1995 по 2005 г.), чтобы составить карту нейронов в такой колонне и разобраться, как она работает. Когда расшифровка была закончена, он пришел в IBM, чтобы виртуально «размножить» полученную структуру.
Маркрам — вечный оптимист. В 2009 г. на конференции TED он заявил, что может завершить проект за десять лет. (Скорее всего, он говорил об «урезанном» варианте человеческого мозга без всякой связи с другими отделами и органами чувств.) Но сказано было так: «Если мы построим все правильно, то он [мозг] сможет разговаривать, будет обладать интеллектом и вести себя очень похоже на то, как ведет себя человек».
Доктор Маркрам умело отстаивает свою позицию. У него есть ответ на любой вопрос. Когда критики говорят, что он вступает на запрещенную территорию, он отвечает: «Как ученые мы не должны бояться истины. Мы должны понять свой мозг. Людям естественно думать, что мозг священен и что не надо в него лезть, ведь именно там, может быть, хранятся тайны души. Но я считаю, честно говоря, что, если бы планета понимала, как функционирует мозг, мы могли бы разрешить все конфликты. Потому что люди поняли бы, как примитивны, как жестко обусловлены и как управляемы конфликты, реакции и недоразумения».
Сталкиваясь с последней стадией критики — обвинением в том, что он «берет на себя роль Бога», он отвечает: «Я думаю, мы далеки от того, чтобы брать на себя роль Бога. Бог создал всю Вселенную. Мы всего лишь пытаемся построить небольшую модель».
Это правда мозг?
Ученые утверждают, что компьютерные модели мозга начнут догонять реальный человеческий мозг по своим возможностям примерно в 2020 г., но главный вопрос заключается в том, насколько реалистично такое моделирование. Сможет ли модель кошки, к примеру, поймать мышь? Будет ли она играть с клубком?
Ответ на этот вопрос — нет. Не сможет и не будет. Цель этих компьютерных моделей — добиться соответствия мозгу кошки просто по мощности нейронной сети; воспроизвести характер взаимодействия между отдельными частями мозга они даже не пытаются. Модель IBM воспроизводит только таламо-кортикальную систему (т. е. каналы связи, соединяющие таламус с корой). Эта система не имеет физических границ, поэтому все сложные взаимодействия между мозгом и его окружением остаются за скобками. В таком мозге нет теменной доли, поэтому нет сенсорных и моторных связей с внешним миром. Но даже в рамках таламо-кортикальной системы базовые связи не представляют мыслительные процессы кошки. В таком мозгу нет ни обратных связей, ни воспоминаний о выслеживании добычи или поиске партнера. Компьютеризированный мозг кошки — чистый лист бумаги, лишенный всяких воспоминаний и инстинктов. Иными словами, он не в состоянии поймать мышь.
Так что даже если к 2020 г. модель человеческого мозга действительно появится, вы не сможете с ней поговорить. Без теменной доли это будет тот же чистый лист без ощущений, лишенный всяких знаний о себе, о людях и об окружающем мире. Без височной доли он не сможет говорить. Без лимбической системы у него не появится никаких эмоций. В общем, он будет слабее, чем мозг новорожденного младенца.
Задача обеспечить связь мозга с миром ощущений, эмоций, языка и культуры еще не рассматривалась.
Анализ вдоль и поперек
Следующий подход, приглянувшийся администрации Обамы, состоит в непосредственном картировании нейронов мозга. Вместо того чтобы имитировать мозг на транзисторах, этот подход анализирует реальные нервные пути мозга. Он включает в себя несколько компонент.
Один из способов составить карту мозга заключается в том, чтобы физически распознать и зарегистрировать каждый нейрон и каждый синапс. (Нейроны, как правило, при этом гибнут.) Такой подход называется анатомическим. Другой путь — расшифровать пути, по которым электрические сигналы путешествуют между нейронами, когда мозг выполняет определенные функции. (Именно этот подход, при котором упор делается на регистрацию связей живого мозга, судя по всему, симпатичен администрации Обамы.)
Анатомический подход сводится к тому, чтобы разбирать мозг животного на клетки, нейрон за нейроном, и анализировать вдоль и поперек. Таким образом, в модель сразу включаются окружающее во всей его сложности, тело и даже воспоминания. Вместо того чтобы пытаться сымитировать человеческий мозг при помощи громадного числа транзисторов, эти ученые хотят напрямую зарегистрировать каждый его нейрон. После этого, в принципе, можно заменить каждый нейрон его моделью на транзисторах, и тогда мы получим точную копию мозга со всеми воспоминаниями, личностью и связями с органами чувств. Если скопировать таким образом чей-нибудь мозг, с такой моделью можно будет вести информативные беседы, привлекая к теме воспоминания и личность оригинала.
Для завершения этого проекта не нужно открывать новых физических законов. Доктор Джерри Рубин из Медицинского института Говарда Хьюза режет мозг дрозофилы на тонкие ломтики при помощи специального резака, напоминающего стоящие в супермаркетах машинки для нарезки сыра. Это непростая задача, потому что мозг мушки в поперечнике составляет всего 300 мкм — крохотная точка по сравнению с человеческим мозгом. Мозг дрозофилы содержит около 150 000 нейронов. Каждый ломтик толщиной пятьдесят миллиардных долей метра тщательнейшим образом фотографируется с помощью электронного микроскопа, а фотографии вводятся в компьютер. Затем программа пытается восстановить связи между нейронами поштучно. При нынешней скорости работы доктор Рубин закончит регистрацию всех нейронов мозга плодовой мушки лет через двадцать.
Столь невысокая скорость отчасти объясняется нынешними технологиями фотографирования, поскольку стандартный сканирующий микроскоп дает примерно 10 млн пикселов в секунду (это примерно треть разрешения стандартного телеэкрана). Хотелось бы иметь аппарат, способный давать 10 млрд пикселов в секунду, что было бы мировым рекордом.
