Skutečné a umělé neurony spolu umí komunikovat přes internet

TLDR verze: Jeden tým vědců přišel s živými neurony na čipu, druhý s umělými, křemíkovými neurony, a třetí jejich komunikaci propojil napříč prostorem! Mohlo by to zlepšit naše schopnosti tlumočit mozkovou aktivitu a časem přinést svět jako z kyberpunku! Studie tu.

Mezi mozkem a strojem

Je to klasika žánru science-fiction. Propojení lidské mozkovny s počítačem. Ať už to byl Star Trek nebo Matrix, podobné spojení živé a umělé inteligence je středobodem mnoha vědeckofantastických příběhů. Touto myšlenkou se však kromě autorů sci-fi zabývají také vědci. Nejedná se vlastně o nic nového, výzkumníci mají už nějakou dobu výsledky!

Propojení našeho mozku s počítačem by nám totiž umožnilo přirozeně komunikovat se stroji a vnímat svět ve zcela nové škále! Vědcům se již například několikrát podařilo vytvořit robotickou ruku, kterou lze ovládat pouze pomocí mysli. Dosud ale bylo toto propojení relativně omezené a jednostranné…

To by se však mohlo změnit díky přelomové spolupráci tří týmů vědců z Univerzity v Padově v Itálii, Univerzity v Zürichu ve Švýcarsku a Southamptonské Univerzity v Anglii. Vznikl z ní totiž systém propojující živé a syntetické neurony přes virtuální prostředí! Co přesně to znamená?

Vzhůru do Matrixu!

Než se k tomu dostaneme, nejprve je potřeba zbičovat se popisem všech komponenty tohoto propojení. Tým z Padova nejprve vytvořil biologický „čip“ tvořený krysími nervovými buňkami. Neurony v tomto „čipu“ fungují v podstatě podobně jako součástky klasického elektronického čipu. Podnět, který tomuto čipu poskytneme spustí v čipu reakci a výsledkem bude elektro-chemický signál. Tento signál lze zaznamenat a lze ho například propojit s jiným systémem. Právě takovýmto systémem může být systém syntetických neuronů.

A vývojem takových syntetických neuronů se zabývá zase tým vědců z Univerzity v Zürichu. Tito vědátoři se snaží napodobit funkci skutečných nervových buněk pomocí uměle vytvořených křemíkových čipů. Hlavním cílem tohoto výzkumu je samozřejmě vývoj umělé inteligence, tedy napodobení organického mozku pomocí syntetických součástek (představme si například pozitronový mozek podplukovníka Data ze Star Treku). Kromě vývoje inteligentních robotů, kteří proti nám jednou povstanou při robotí revoluci, lze však tuto technologii použít například právě při propojení mozku s počítačem.

K tomuto propojení je ale potřeba i třetí součást, a to je virtuální prostředí ve kterém spolu budou moci tyto živé a skutečné nervové buňky komunikovat. A zde se zapojil tým vědců ze Southamptonské univerzity v Anglii, kteří vytvořili virtuální „nervovou síť“ která propojovala signály ze skutečných a umělých neuronů.

Mírný pokrok v mezích

Nejde o jediný pokrok v daném oboru za poslední rok. Vloni třeba Frantíci přišli s algoritmem, který si „domýšlel“ pohyb robotické pazoury a zvládl tak i z menšího balíku dat zvýšit citlivost. A s něčím podobným přišli i vědátoři z Carnegie Mellon a Minnesoty.

Umělá inteligence a virtuálno obecně tak může být přesně tím, co potřebujeme pro dosažení stále lepšího rozhraní mezi mozkem a strojem. Jasně, na jednu stranu mnozí vkládají víru v Neuralink a jeho slíbený velký pokrok v citlivějších implantátech. A něco podobného se určitě bude hodit!

Na stranu druhou, jenom s nimi si zřejmě nevystačíme. I mapování a definování jakéhosi „univerzálního jazyka“, který bychom mohli v mozkové aktivitě číst, bude zcela jistě v podobném výzkumu nezbytné. Jenže každý mozek je tak trochu jiný, takže hledání společné řeči mezi mašinami bude o to složitější. Můžeme se klidně brzy dostat do situace, že sice budeme umět výborně číst mozkovou aktivitu – ale krom vložení do zajímavého hudebního demíčka si s většinou signálů nebudeme vědět rady.

Současné experimenty sice dovedou mozkovou aktivitu intepretovat stále lépe, ale většinou potřebují člověka sledovat pekelně dlouho. Takže se vezmou třeba paraplegici, půlrok se jim říká, aby mysleli, jak hýbou kurzorem myši – a následně, voila, se ukáže algoritmus, který z jejich mozkové činnosti dovede hýbat myší! Je to famózní, ale pokud je cílem nějaké komerční prodávání podobných srand, půlroční kalibrace není asi úplně kýžená.

Ve zlepšování univerzálnějších mozkových tanců nám proto pomáhají i studie, jako je ta aktuální. Čím lepší je komunikace mezi počítači a mozkem, tím lépe a rychleji se dovedou hledané vzorce snad také odhalit!

Když nemáte živé neurony, dejte tam virtuální

Doba, kdy budeme ovládat počítače pouze svou myslí je tak možná blíže, než si myslíme. Plus mínus pár geologických období. Než ale své mozky nahrajeme do virtuální reality, kde budeme komunikovat s umělými inteligencemi s pozitronovými mozky, bude to asi přeci jen pár let trvat. Propojení našeho mozku s počítačem totiž není vůbec jednoduchá záležitost.

Například výše zmíněné propojení mozku s robotickou rukou funguje díky speciálním senzorům, které jsou schopné číst elektronické signály probíhající v našem mozku. V případě rozpohybování robo-ruky jsou ale tyto signály relativně jednoduché. Jde o signály jako „sevři ruku v pěst“ nebo „narovnej loket“.

Výzkumníci nejprve zaznamenají mozkovou aktivitu daného člověka při těchto a různých dalších úkonech. Když se pak daný člověk snaží rozpohybovat robo-ruku svou myslí, senzory zaznamenávají podobné signály z mozku a počítač je tak schopný tyto signály rozpoznat, porovnat se záznamy mozkové aktivity lidského pokusného králíka a určit, co má robo-ruka udělat.

Pokud bychom ale chtěli dát počítači složitější úkoly pouze pomocí naší mysli, musel by počítač být schopný rozpoznat mnohem složitější signály. Přeci jenom „Proveď funkci Suma v buňkách A4 – D55 v aktuálním sešitu programu Excel“ je o dost složitější než „sevři ruku v pěst“. A právě zde by se mohly zapojit syntetické neurony a virtuální nervové sítě, které by nám mohly umožnit interpretovat tyto složité signály.

Počítače nám myšlenky zřejmě hned tak číst nezačnou. Se současným bleskovým tempem ve vývoji počítačových technologií, nervových sítí a umělých inteligencí ale toto propojení lidského mozku a stroje přestává býti sci-fi a začíná se stávat realitou. Doufejme nicméně, že to vědci dostatečně vychytají, protože představa toho jak mozek studenta, který se právě vrátil ve čtyři ráno z klubu a snaží se svou roborukou přes alkoholové opojení dodělat úkol který měl poslat do půlnoci…

No, řekněme že to počítačům nezávidím!

[Svatoplu K. Skoupý, Ladislav Loukota]

Na téma nahlížení do mozku nám pomáhá i optogenetika!

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol – podpořte i vy drobákem mojí snahu informovat o vědě věčně & vtipně a přispějte mi v kampani na Patreonu.A sledujte mojí snahu případně i na Facebooku či YouTube!