آینده محاسبات درون جمجمه

سؤال بریان جانسون مؤسس و مدیر عامل استارت‌آپ کرنل (Kernel) که در حوزه علوم اعصاب فعالیت دارد، این است که چه زمانی همه ما تراشه‌های کامپیوتری را درون مغزمان خواهیم داشت. کرنل پاییز گذشته با بودجه 100 میلیون دلار از پول‌های شخصی جانسون تأسیس شد. این استارت‌آپ سعی دارد درک بهتری از مغز انسان به دست آورد. اگر این استارت‌آپ بتواند در زمینه‌ای که روی آن متمرکز شده است به موفقیت دست پیدا کند، ممکن است روزی فرا برسد که بتوانیم مغز خود را برای بهتر شدن برنامه‌ریزی کنیم. اما علوم اعصاب هنوز راه زیادی در این زمینه پیش رو دارد. این شرکت روی برنامه‌های پزشکی متمرکز شده است تا درک عمیق‌تری از روش‌های گوناگون و پیچیده‌ای به دست آورد که مغز از طریق آن‌ها فعالیت‌های خود را انجام می‌دهد. درنهایت، جانسون تصمیم دارد به سراغ تقویت این اندام برود تا ما را باهوش‌تر و سالم‌تر کند و در عین حال راه را برای ارتباط مستقیم با دستگاه‌های محاسباتی هموار کند.

مطلب پیشنهادی

به کجا چنین شتابان

پرونده ویژه «مغزهای ماشینی؛ انسان یا برده؟» منتشر شد

کرنل قصد دارد «شناخت انسان» را بهبود بخشد

جانسون که در سال 2013 با فروش شرکت پرداخت‌ خود Braintree به PayPal یک ثروت 800 میلیون دلاری به دست آورد، هیچ تجربه‌ای در زمینه علوم اعصاب ندارد. در میان برخی از آینده‌پژوهان و نخبگان دره سیلیکون، ترس روزافزونی وجود دارد از این بابت که انسان‌ها وابستگی فلج‌کننده‌ای به دستگاه‌ها و نرم‌افزارهایی پیدا کرده‌اند که به‌سرعت فراتر از قابلیت‌ها و درک انسان پیش می‌روند. این ترس گاهی از سوی جامعه علوم اعصاب مطرح می‌شود که حداقل در حال حاضر، تمرکز کمتری روی ارتقای هوش انسانی دارند و بیشتر تمرکز خود را معطوف به رفتار با افراد مبتلا به آلزایمر و کمک به بازگرداندن حرکت به مبتلایان پاراپلژی (فلج کامل پاها و تنه) کرده‌اند.  
با این حال، هدف کرنل این است که امکانی فراهم کند تا انسان‌ها بتوانند فراتر از ماشین‌ها پیش بروند یا با اندکی دیجیتالی شدن، حداقل در کنار ماشین‌ها تکامل پیدا کنند. کرنل ادعاهای بزرگی را مطرح کرده است. برای مثال، امید به بهبودی بیماری‌های مرتبط با اضمحلال عصبی. اما در دهه گذشته، ایمپلنت‌های مغزی فقط با مسائل حرکتی سر و کار داشتند و معمولاً فقط در افراد پاراپلژی فراتر از آزمایش‌های پزشکی آزمایشگاهی و دستگاه‌های تحریک برای شرایطی همچون صرع مورد استفاده قرار گرفته‌اند. 
جانسون می‌گوید: «ما می‌دانیم که با جای دادن تراشه‌ای در مغز و آزاد کردن سیگنال‌های الکتریکی می‌توانیم علائم پارکینسون را بهبود بخشیم. این کار درباره درد نخاع، چاقی و بی‌اشتهایی انجام شده است، کاری که انجام نشده، خواندن و نوشتن کد عصبی است.» جانسون به‌عنوان نمونه‌هایی از پیشرفت‌های صورت گرفته در اصول محاسباتی در اندام‌های زنده، به برنامه‌ریزی سلول‌های مخمر و ویرایش ژن CRISPR اشاره می‌کند. او می‌گوید: «درست به همان شکلی که پیش‌تر با سامانه‌های زیستی پیچیده همچون زیست‌شناسی و ژنتیک کار کردیم و موفق شدیم تغییراتی را در سلول‌های بنیادین به وجود آوریم، من هم به‌دنبال آن هستم چنین کاری را با مغز انجام دهم.»
البته درک ما از ژن‌ها بسیار بیشتر از درک ما از مغز است. بلیک ریچاردز متخصص اعصاب و روان در دانشگاه تورنتو می‌گوید: «صادقانه بگویم، فناوری‌هایی که برای تعامل با مغز داریم، در خوش‌بینانه‌ترین حالت ابزارهای کندی هستند.» اکثر نوروپروتزها شامل قرار دادن یک الکترود بزرگ در مغز می‌شوند و این موجب می‌شود تا دیدگاه جانسون هم دشوار و هم دور از ذهن باشد، آن هم با یک سری موانع علمی که بر سر راه قرار دارند. جانسون به پول بیشتری نیاز دارد و در حال حاضر با کمبود سرمایه مواجه است و احتمالاً باید در آینده به‌دنبال جذب سرمایه باشد.

شکل 1- بریان جانسون که Braintree را به مبلغ 800 میلیون دلار به PayPal فروخت و در حال حاضر سرمایه‌اش را در تحقیقات علوم اعصاب به کار گرفته است.

باید از عملکرد مغز شناخت دقیق به دست آوریم

هک کردن مغز دهه‌ها است جذابیت آینده‌گرایانه‌ای داشته است. امروزه آدم‌های بسیار کمی در جهان وجود دارند که آرایه‌های چندالکترودی درون جمجمه آن‌ها کاشته شده‌اند. افرادی که به‌عنوان آخرین راه حل تحت جراحی‌های تهاجمی قرار می‌گیرند تا علائم بیماری‌های عصبی شدید آن‌ها تسکین پیدا کند یا راهی باشد تا بیماران ناتوان بتوانند اندام خود را حرکت دهند یا کسانی که عضوی از بدنشان قطع شده قادر به حرکت دادن اندام مصنوعی خود باشند. 
جانسون می‌گوید کار کردن با ایمپلنت‌های مغزی در حال حاضر یک ضرورت است و هیچ فناوری دیگری در جهان وجود ندارد که به شما امکان دهد خارج از مغز باشید و به داده‌های مهم دسترسی پیدا کنید. باید درون مغز باشید، در داخل جمجمه. کرنل به‌دنبال آن است راه‌هایی را برای کار با مغز انسان بیابد که کمتر تهاجمی باشند. با این حال، اگر فراتر از زمینه پزشکی عمل کنیم و وارد عرصه «بهبود شناخت» شویم، باز هم به پیشرفت‌های علمی خاصی نیاز داریم. درک و شناخت ما از مغز انسان در مقایسه با مغز موش بسیار کمتر است. تقریباً تمام اطلاعات ما درباره مغز انسان از بیماران مبتلا به صرع می‌آید که برای درک عملکرد مغز، دردسرساز است. درک واقعی عملکرد مغز سال‌ها طول می‌کشد. 
ما باید به نحوه جمع‌آوری اطلاعات از مغز دقت داشته باشیم که خود این مسئله چالش‌برانگیز است و فهم خود را از عملکرد مغز بهبود بخشیم. محققان هنوز هم باید در محدوده دادگاه‌های پزشکی اخلاقی و مرزهای نظارتی کار کنند که این موضوع کار ما روی مغز انسان را محدود می‌کند و بر آن تأثیر می‌گذارد. 
هنوز هم نمی‌توانیم کاملاً درک کنیم مغز چگونه اطلاعات را ذخیره می‌کند و بعد آن‌ها را به یاد می‌آورد و یا اینکه به ما اجازه می‌دهد تا گفت‌وگوهای چند سال گذشته را به خاطر بیاوریم. محاسبات و الگوریتم‌هایی که در مغز انجام می‌شوند، هنوز هم تا حد زیادی برای ما مرموز هستند.

مطلب پیشنهادی

معماری شگفت‌انگیز مغز

دانشمندان ساختار یازده بعدی مغز را کشف کرده‌اند

اکنون زمان آن رسیده تا نخبگان علوم اعصاب گرد هم آیند

جانسون می‌گوید: «هوش قدرتمندترین و ارزشمندترین منبع برای انسان‌ها است. ما همیشه در حال ساخت ابزارهایی بوده و این کار را با سنگ، ترموستات و ماشین حساب آغاز کرده‌ایم. در همه این موارد با تکیه بر هوش خود موفق شده‌ایم، این ابزارهای شگفت‌آور را خلق کنیم. ابزارهای ما و هوش {دیجیتال} با سرعت زیادی در حال تکامل هستند. اما در مقابل هوش انسان تقریباً همان چیزی بوده که از مدت‌ها پیش وجود داشته است.» (شکل 1)
جانسون کمک و حمایت برخی از بهترین دانشمندان را در این زمینه به خود جلب کرد تا تحقیقاتش در زمینه علوم اعصاب را آغاز کند. این‌ها دستگاه‌هایی هستند که درون جمجمه کاشته می‌شوند و عملکرد مغز را تقلید، جایگزین یا به آن کمک می‌کنند؛ از کنترل قشر حرکتی گرفته تا جلوگیری از تشنج. ایده جانسون حداقل در ابتدا این است که از تیمش در کرنل بخواهند به اکتشاف و درک بهتر وظایف اصلی مغز مثل بازخوانی اطلاعات، حافظه و ارتباطات عصبی بپردازند. به همین خاطر، شرکت کرنل در حال توسعه نرم‌افزار و سخت‌افزار خودش است تا تأثیرات ویرانگر بیماری‌های مغزی و بیماری‌های اضمحلال‌کننده مغز همچون صرع، دمانس و آلزایمر را کاهش دهد.
تئودور برگر استاد مهندسی پزشکی در دانشگاه کالیفرنیا، تا حد زیادی به این تحقیق کمک می‌کند. در سال 2002، تحقیقات برگر ثابت کرد امکان استفاده از نرم‌افزار و مدل‌سازی ریاضی برای بازسازی هیپوکامپ (بخشی از مغز است که مسئول حافظه و تخریب آن است) وجود دارد. تقریباً یک دهه بعد، آزمایشگاه برگر در دانشگاه جنوب کالیفرنیا از یک تراشه کاشته شده درون مغز موش‌ها برای بازگرداندن حافظه از دست رفته و بهبود فراخوانی اطلاعات استفاده کرد.

حالا برگر به‌عنوان پژوهشگر ارشد علمی، وقتش را بین این دانشگاه و کرنل تقسیم کرده است. استارت‌آپ کرنل در حال حاضر کمی بیشتر از 20 کارمند دارد که خارج از لس‌آنجلس در نزدیکی آزمایشگاه برگر کار می‌کنند، تیم حاضر در آنجا می‌توانند با مهندسان پزشکی همکاری داشته باشند و کار دانشمندان را مشاهده کنند. کرنل قصد دارد داده‌های مربوط به آزمایش‌های انسانی را با یک دستگاه پزشکی قابل کاشتن که بی‌شباهت به دستگاه استفاده شده در سال 2011 در آزمایش با حیوانات نیست جمع‌آوری کند.  
در همین ارتباط استارت‌آپ کرنل توانست سامانه تحقیقاتی کندال (KRS) را خریداری کند. سامانه‌ای که تمرکزش روی دستگاه‌های رابط عصبی برای استفاده در تحقیقات و آزمایش‌های بالینی است. جانسون از بزرگانی که در حوزه علوم اعصاب صاحب‌نام هستند و همچنین از پژوهشگران برجسته مؤسسه MIT درخواست کمک کرد. اد بویدن استاد مهندسی زیست‌شناسی و علوم شناختی و مغز در MIT به‌عنوان مشاور ارشد علمی و همچنین آدام ماربلستون، دانشمند عصب‌شناس که روی بهبود روش‌های جمع‌آوری داده‌ها از مغز تمرکز دارند، از جمله افرادی هستند که جذب استارت‌آپ کرنل شدند. 

ما می‌دانیم که با جای دادن تراشه‌ای در مغز و آزاد کردن سیگنال‌های الکتریکی می‌توانیم علائم پارکینسون را بهبود بخشیم. این کار درباره درد نخاع، چاقی و بی‌اشتهایی انجام شده است، کاری که انجام نشده، خواندن و نوشتن کد عصبی است

چاد بوتون کارآزموده‌ای در رشته مهندسی پزشکی از مؤسسه Battle می‌گوید: «نمی‌توانم باور کنم همه این کارها امکان‌پذیر باشند. من اغلب می‌گویم که ما در تلاشیم بفهمیم چگونه کد عصبی را در بدن انسان رمزگشایی کنیم. اگر بتوانیم کد عصبی را رمزگشایی کنیم، می‌توانیم قفل بسیاری از در‌ها را باز کنیم.» او می‌گوید: «ما پیشرفت قابل توجهی در درک چگونگی کنترل اندام‌ها توسط قشر حرکتی مغز داشتیم. می‌توانیم کد را در بخش حرکتی مغز رمزگشایی کنیم. اما اگر بتوانیم این کد را در بقیه سیستم عصبی نیز رمزگشایی کنیم و بفهمیم این پیام‌ها چگونه رد و بدل می‌شوند، می‌توانیم بیماری‌ها را بهتر تشخیص دهیم و درمان کنیم.»

استارت‌آپ کرنل به‌دنبال افزایش سطح هوش است

جاه‌طلبی‌های جانسون در آینده فراتر از درمان پزشکی است. او می‌خواهد از این ایمپلنت‌ها استفاده کند تا هوش انسان را افزایش دهد. او جهان را به گونه‌ای تصور می‌کند که مغز انسان سریع‌تر، هوشمندتر و خلاق‌تر شده است. مهم‌تر از همه، جانسون جهان را به گونه‌ای می‌بیند که انسان‌ها، نه‌فقط ماشین‌ها، با گذشت زمان بهتر می‌شوند. هوش مصنوعی ممکن است به‌زودی جانشین میلیون‌ها شغل شود و معیشت روزمره کارگران را از بین ببرد. جانسون می‌گوید: «فکر می‌کنم اگر لازم باشد بشریت یک چیز منحصر به فرد بسازد، آن چیز همان هوش مصنوعی است. به‌خصوص همکاری در حال تکامل با هوش مصنوعی.»
به همین دلیل است که ایلان ماسک، مدیر عامل SpaceX و تسلا، تیمش را برای کشف امکانات و راهکارهایی که به ما کمک می‌کند به یک ابرانسان تبدیل شویم متمرکز کرده است. ایده شبکه توری ماسک یکی از وعده‌های بزرگی است که این کارآفرین مطرح داده است. او نیز جهانی را تصور می‌کند که در آن ما شاهد ادغام ملموس‌تر هوش زیستی و هوش دیجیتالی خواهیم بود. 
حتی در جامعه علوم عصب‌شناسی، یک توافق عمومی وجود دارد و آن اینکه تقویت هوش مصنوعی و شناخت انسان اهداف مکمل هستند. ریچاردز می‌گوید: «موفقیت فعلی هوش مصنوعی به‌دلیل تقلیدش از شیوه‌های عملکرد مغز است.» ریچاردز قبل از آنکه به سراغ تحقیقات علوم اعصاب برود، درباره هوش مصنوعی مطالعه می‌کرد. 
یک هم‌شنوی یا تعامل نزدیک بین هوش مصنوعی و علوم اعصاب وجود دارد که به‌موجب آن هوش مصنوعی از علوم اعصاب الهام می‌گیرد و علوم اعصاب از هوش مصنوعی. ما روی یک نظریه گسترده از هوش کار می‌کنیم که هم مصنوعی است و هم طبیعی. اینکه آیا کرنل برای رسیدن به این نظریه گسترده به بشریت کمک می‌کند یا خیر و یا حتی بیشتر از این پیش می‌رود، بستگی به این دارد که این استارت‌آپ پول‌های جانسون را چگونه خرج می‌کند و اینکه آیا مشکلات می‌توانند سد راه دیدگاه جسورانه این بینان‌گذار در آینده ‌شوند یا خیر. جانسون می‌گوید: «من سعی می‌کنم بهترین متفکران نسلمان در دولت و فناوری و رسانه را برای صحبت در این خصوص گرد هم بیاورم. علم مغز علم موشکی جدید است.»