در آینده بهترین قابلیت‌های مغز ما به ماشین‌ها خواهد رسید

این مطلب یکی از مقالات پرونده ویژه «مغزهای ماشینی؛ انسان یا برده؟» شماره 200 ماهنامه شبکه است. علاقه‌مندان می‌توانند کل این پرونده ویژه را از روی سایت شبکه دانلود کنند.

قدرت مغز فراتر از ارتباطات داخلی آن است و شامل توانایی آن برای برقراری ارتباط با دیگر مغزها است. برخی حیوانات هستند که به‌صورت گله یا گروه‎های اجتماعی زندگی می‎کنند، اما تنها انسان‎ها هستند که سلسله‌مراتب عمیق را تشکیل می‎دهند. چنین میلی بیش از هر توانایی شناختی منحصر به فرد دیگری، ما را قادر می‎سازد تا بر زیستگاه خود تسلط داشته باشیم و به ساخت اشیای پیچیده بپردازیم. در کل، ما انسان‎ها قادر به دستیابی به چیزهای خارق‌العاده هستیم. حالا قصد داریم هوش ماشینی را با خودمان ترکیب کنیم. همان گونه که سیستم‎های ما (صنعتی، فناوری یا پزشکی) از لحاظ پیچیدگی و کمال رشد می‎کنند، هوش لازم برای نحوه کار با آن‌ها نیز باید فراهم شود. در نهایت، ابزارهای ما برای خودشان فکر می‎کنند و شاید حتی آگاهی نیز پیدا کنند. بعضی از مردم چنین چشم‌اندازی را ترسناک می‎بینند. اگر ابزار ما بتوانند خودشان تفکر کنند، ممکن است بتوانند علیه ما اقدام کنند. اما چه خواهد شد اگر ماشین‎هایی بسازیم که ما را دوست داشته باشند؟ علوم اعصاب چیزی را در اختیار ما قرار خواهد داد که دهه‎ها به‌دنبال آن بودیم؛ کامپیوترهایی که مثل ما فکر می‎کنند. 

مطلب پیشنهادی

به کجا چنین شتابان

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

در حالی که نور صبحگاهی از پنجره اتاق خواب به داخل تابیده، استیو از جایش بلند می‎شود. او نگاهی به همراهش که هنوز وانمود می‎کند خوابیده می‎اندازد. «بسیار خب کایلی من از جایم بلند شدم.» او از تختخواب بیرون می‎آید و شروع به پوشیدن لباس می‎کند. «از دیشب 164 پیام دریافت کردی که من به‌جز یکی به همشون جواب دادم.»
استیو در حالی که مشغول مرتب کردن تختخواب است. «باشه، بگو ببینم چی بوده.»
«مادرت می‎خواد بدونه بالاخره کی قصد داری زن بگیری؟»
او در حال خندیدن. «چیز دیگه‎ای هم هست؟»
«کلسترولت دوباره رفته بالا. و اینکه از دیشب 15712 بار تلاش کردند ذهن من رو هک کنند.»
«چه بد! تونستی منبعش رو شناسایی کنی؟»
« خیلی پراکنده است. اکثرشون از طریق امواج رادیویی اجاق گازمون بوده. من کلمات عبور را عوض کردم، ترافیک شبکه رو هم محدود کردم.»
« بسیار خب، چه خبر از بازار؟ حراجی چیزی پیدا نکردی؟»
« یک تلویزیون پیدا کردم که به بودجمون می‎خوره. نظراتی هم که دربارش دادند خوب بوده.»
«پس بخرش.»
کایلی لبخند می‎زند. «من تو رختخواب می‎مونم و با فکرم شام می‎پزم.»
استیو سوار ماشین می‎شود و روی صندلی پشتی سر جایش می‎نشیند. ماشین، این موجود گوش به فرمان، به‌سمت محل کار شروع به حرکت می‎کند.
در طول مسیر نیز استیو با نمایشگرهای موجود در ماشین از اوضاع و احوال دنیا باخبر می‎شود. ماشین، استیو را جلوی ساختمان دفتر کار پیاده و شروع به جست‌وجو برای پیدا کردن جای پارک می‎کند. استیو به انتهای سالن می‎رود تا قهوه‎‎ساز یک قهوه تازه‎دم برای او آماده کند. همکارانش دور هم جمع می‎شوند و چند ساعتی گفت‌وگو می‎کنند. آن‌ها در پی یافتن ایده‎هایی برای یک فیلم‌نامه جدید هستند. یک فیلم‌نامه علمی تخیلی باورپذیر...
امروز این چیزها علمی تخیلی به نظر می‎رسند، اما تا اواسط این قرن ما هم می‎توانیم در دنیای استیو و کایلی زندگی کنیم. محاسبات کامپیوتری بعد از حدود 70 سال در نقطه اوج خود قرار دارند. رویکردهای قدیمی‎ مبتنی بر فناوری CMOS و معماری von Neumann به محدودیت‎های بنیادین خود رسیده‎اند. در این بین، تلاش‎های گسترده صورت گرفته در سراسر جهان برای درک نحوه کارکرد مغز انسان به بینش‎های جدیدی در یکی از بزرگ‌ترین اسرار علمی‎ یعنی اصول بیولوژیک شناخت انسان منجر شده است.
رؤیای تفکر ماشینی چیزی شبیه به کایلی که مثل یک انسان واکنش نشان می‎دهد، برنامه‌ریزی می‎کند و دلیل و منطق می‎آورد قدمتی به‌اندازه کامپیوتر دارد. در 1950، آلن تورینگ مأموریت پیدا می‎کند تا آزمايش کند آیا ماشین هم می‎تواند مثل انسان تفکر کند. او پیش‌بینی کرده بود که تا سال 2000 کامپیوترها قادر خواهند بود از عهده آزمايش او برآیند. پیش‌گامان علوم کامپیوتر از قبیل جان ون نیومن نیز روی تقلید از عملکرد مغز کار کرده بودند. آن‌ها بر اساس یافته‎های عصب‌شناسانی مثل سانتیاگ ریمون و دیگران که در اواخر دهه 1800 میلادی انجام گرفته بود، تنها ساده‎ترين شکل از مفهوم یاخته عصبی را در اختیار داشتند. حتی امروز هم به‌درستی نمی‎دانیم چگونه این مغز ملموس به تجربه ناملموس از اندیشه و آگاهی منجر می‎شود.

امروز، ساخت یک مدل بهتر از مغز هدفی است که دولت کشورهای بزرگ به‌دنبال تحقق آن هستند. پروژه‎هایی مثل BRAIN Initiative در ایالات متحده و Human Brain Project در اروپا به همراه کوشش بخش خصوصی مثل پروژه Allen Institute for Brain Science در سیاتل از جمله آن‌ها هستند که در مجموع بیش از صدها محقق و میلیاردها دلار بودجه را به خود اختصاص داده است.
با جمع‌آوری داده‎های سیستماتیک و بینش دقیق درباره مغز، یک نسل جدید از پیش‌گامان علم کامپیوتر امیدوار است تا بتواند ماشین‎هایی بسازد که قدرت تفکر داشته باشند.
اگر آن‌ها موفق به انجام چنین کاری شوند، شرایط انسان را درست مثل کاری که انقلاب صنعتی در 200 سال گذشته انجام داد تغییر خواهند داد. تقریباً در تمام تاریخ بشریت، مجبور بوده‎ایم غذای مورد نیازمان را توليد کنیم و ابزار مورد نیازمان را با دست بسازیم. انقلاب صنعتی موجب صرفه‌جویی در ذخایر انرژی شد، امکان ساخت، زراعت و مسافرت را برای ما فراهم کرد و برقراری ارتباط در یک مقیاس کاملاً جدید را میسر ساخت. انقلاب هوش مصنوعی نیز ما را یک گام بزرگ به جلو هدایت خواهد کرد و از نیاز به کنترل تمام جزئیات عملکرد ماشین آلاتی که بر پایه تمدن مدرن پایه‌ریزی شده‎اند رها می‎کند. در نتیجه شبیه‌سازی مغز، درک عمیق‎تر و دقیق‎تری از خودمان به دست خواهیم آورد. شاید اولین مزیت این نوآوری سلامت روان، رفتار سازمانی یا حتی روابط بین‌الملل باشد.
همچنین، این نوع ماشین‎ها می‎توانند در حالت کلی وضعیت سلامت ما را نیز بهبود بخشند. دستگاهی را تصور کنید (می‎تواند یک روبات یا تلفن هوشمند شما باشد) که سوابق پزشکی شما را نگه می‎دارد. با ترکیب این داده‎های شخصی با مدل پیچیده‎ای از تمام راه‎هایی که بدن انسان را تنظیم می‎کند، می‎توان سناریوهای مختلف را شبیه‌سازی کرد و رفتارهای مناسب سلامت یا اقدامات پزشکی متناسب با وضعیت شما را توصیه کرد. یک دکتر انسان می‎تواند هربار تنها تعداد محدودی از متغیرها را با یکدیگر ارتباط دهد، اما چنین اپلیکیشنی قادر به انجام هزاران مورد از آن است. این کار مؤثرتر و شخصی‎تر از هر پزشکی خواهد بود.

مطلب پیشنهادی

معماری شگفت‌انگیز مغز

دانشمندان ساختار یازده بعدی مغز را کشف کرده‌اند

بازتوليد فرآیندهای انجام گرفته در مغز به ما اجازه خواهد داد هر کاری که انسان‌های امروزی انجام می‎دهند را به‌صورت ماشینی و خودکار انجام دهيم. تنها کافی است یک تراشه کنترل‌کننده عصبی که می‎تواند استدلال، قدرت بصری و کنترل مکانیکی مغز را تقلید کند با چند صد دلار قطعه ترکیب کنید تا یک روبات فرمان‌بردار در اختیار داشته باشید. بسیاری از کارهای طاقت‌فرسا یا حوصله سر بر انسانی را می‎توان به چنین روبات‎هایی محول کرد.
با توجه به وضعیت حال حاضر کامپیوترها، شاید تصور چنین اتفاقی وحشتناك به نظر برسد. آیا تا به حال تلاش کرده‎اید تنها از طریق یک سری منوهای خودکار ناخوشايند و توسط یک صدای ماشینی که مکرر از شما می‎خواهد دکمه 3 را فشار دهید، با خدمات پشتیبانی یک شرکت تماس بگیرید و دست آخر هم به هیچ نتیجه‎ای نرسید؟ چنین ماشین‎هایی هنوز هم اغلب در انجام وظایفشان با مشکل مواجه هستند و نمی‎توانند در برابر فریادهای شما عکس‌العملی نشان دهند. ماشین‎های متفکر به احساسات شما واکنش نشان خواهند داد، اهداف شما را درک و به طور فعالانه‎ای به شما در راه تحقق آن کمک می‎کنند. آن‌ها به‌جای اینکه تنها به‌صورت مکانیکی مجموعه‎ای ثابت از دستورالعمل‎ها را اجرا کنند، خود را بر اساس تغییر موقعیت تنظیم می‎کنند.
این حد از انعطاف‌پذیری به این علت است که آن‌ها بر اساس مغز ما مدل‌سازی خواهند شد که به طور کامل با تعامل با محیط‎های پیچیده و با دیگر انسان‎ها سازگار شده است. با کمی‎ تلاش آگاهانه ما زبان را درک می‎کنیم و حالات و معانی را از نشانه‎های زبان بدن، حالت چهره و لحن صدا دریافت می‎کنیم. این مغز ما است که به طرز شگفت‌انگیزی با کمترین میزان مصرف انرژی تمام این کارها را انجام می‎دهد.
این 1.3 کیلوگرم توده تشکیل شده از بافت عصبی که شما داخل جمجمه خود حمل می‎کنید، حدود 20 درصد متابولیسم بدن شما را تشکیل می‎دهد. بنابراین، اگر هر یک متابولیسم پایه را به طور میانگین 100 وات در نظر بگیریم، هرکدام ما از لحاظ بیولوژیک به یک ابرکامپیوتر 20 واتی مجهز هستیم. حتی قدرتمندترين کامپیوترهای امروزی نیز با مصرف انرژی 20 میلیون وات کار می‎کنند که به هیچ وجه با مغز قابل مقايسه نیست.
اما مغز چگونه این کار را انجام می‎دهد؟ این گونه نیست که یاخته‎های عصبی بسیار کارآمدتر از ترانزیستورها هستند. در واقع، وقتی موضوع بر سر جابه‌جایی سیگنال‎ها به اطراف باشد، میزان بهره‌وری یاخته‎های عصبی یک دهم است. پس دلیل آن باید نحوه سازماندهی این یاخته‎های عصبی و الگوهای تعاملی آن‌ها (یا همان الگوريتم‎ها) باشد. مغز دارای شبکه‎های نسبتاً سطحی، اما به طور گسترده‎ای موازی است. در هر سطح، از درون اعماق سلول‎ها تا مناطق گسترده مغزی، حلقه‎های بازخوردی وجود دارد که توازن این سیستم را حفظ می‎کند و آن را در پاسخ به فعالیت واحدهای مجاور تغییر می‎دهد. حلقه بازخورد نهایی نیز از طریق عضلات به دنیای خارج و از طریق حواس صورت می‎گیرد.
از قدیم، یاخته‎های عصبی به‌عنوان واحدهایی دیده می‎شدند که هزاران ورودی را جمع‌آوری می‎کنند، آن‌ها را با اعمال محاسباتی تبدیل می‎کنند، و سپس سیگنال‎ها را از طریق اتصالاتی که سیناپس نام دارد به دیگر یاخته‎های عصبی ارسال می‎کنند. اما بعداً مشخص شد این مدل بیش از حد ساده است و در هر بخشی از این سیستم قدرت محاسباتی شگفت‌انگیزی وجود دارد. حتی یک سیناپس واحد نیز شامل صدها نمونه از پروتئین‎های مختلف است که تعاملات پیچیده‎ای با یکدیگر دارند. این همان ساختار یک کامپیوتر مولکولی است.
همچنین، صدها نمونه مختلف از یاخته‎های عصبی وجود دارد که هرکدام نقش خاصی را در مدارهای عصبی ایفا می‎کنند. اغلب یاخته‎های عصبی از طریق تماس فیزیکی ارتباط برقرار می‎کنند، به همین دلیل رشته‎هایی باریک را تا اندازه‎ای رشد می‎دهند تا شریک مناسب را پیدا کنند. سیگنال‎ها از طریق زنجیره‎ای از تقویت‌کننده‎ها از بین این رشته‎های باریک عبور می‎کنند. پمپ‎های یونی نیز غشای سلول‎های عصبی را مثل یک باتری شارژ نگه می‎دارند. سیگنال‎ها به‌وسیله تغییرات شدید کوتاه‌مدت در ولتاژ به‌نام اسپایک حرکت می‎کنند که موجب تخریب غشا می‎شود.

استیو قصه ما خسته و کوفته به خانه برمی‎گردد. داخل خانه پاکیزه و مرتب است. عطر و طعمی خوشمزه از اجاق جدید به مشام می‎رسد. کایلی کنار پنجره پشت یک بوم نقاشی مشغول کار است. بعد از دیدن استیو با لبخندی از او استقبال می‎کند. «سلام، خوبی؟ امروزت چطور بود؟»
در حالی که اثر هنری که خلق کرده را به‌طرف استیو می‎گیرد. «یک نقاشی جدید کشیدم.»
«به به چقدر قشنگه.»
«خالی نبند، از حسگرهای زیستی‎ات فهمیدم که خوشت نیومد.»
«گوش کن کایلی، باید برت گردونم آزمایشگاه. اون‌ها می‌گن از وقتی پیش من بودی پیشرفت زیادی کردی.»
«من اینجا رو دوست دارم، خواهش می‎کنم بذار بمونم. من همون می‎شم که تو می‎خواهی.»
«مشکل همین‌جا است. تو اینقدر سعی کردی من رو راضی نگه داری که خودت رو هم فراموش کردی.»
کایلی در حالی که آب چکیده شده از گونه خود را پاک می‎کند. «یعنی تو فکر می‎کنی همه این‌ها ساختگی بود.»
استیو هم در حالی که بغضش را به‌سختی فرو می‎دهد. «نمی‌دونم!»