Mike Hibbert (Barnstable , Massachusetts, United States) – Big Brain
Il download del cervello: in molti ci stanno provando
(Note a seguito dell’incontro del 27 aprile 2022)
di Achille De Tommaso
Cari amici, ricorderete che, al termine del nostro incontro, dedicato alla IA, Pietro Bordoli ha posto la domanda circa la reale possibilità di “download del cervello umano”. Il tempo per dare le risposte, anche se esiguo, per motivi di tempo, aveva comunque dato luogo ad un interessante dibattito; dibattito che prendeva anche origine dalla possibile affermazione che la “IA strong”(*) non possa mai realizzarsi; e che inserirebbe questo tema in posizioni definibili come filosofiche o fantascientifiche.
In realtà il tema non è solo dominio di filosofi, ma molti scienziati ci stanno provando; e, con questo scritto, cerco di dare alcuni aggiornamenti.
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In un saggio del Wall Street Journal del 2019, Michael SA Graziano, professore di psicologia e neuroscienze all’Università di Princeton, ha scritto che il caricamento mentale richiede due tecnologie:
- una scansione del cervello di una persona che possa “misurare esattamente come i neuroni sono collegati tra loro, per essere in grado di copiare quel modello nel cervello artificiale.”
- un cervello artificiale
“Creare il cervello artificiale, ha osservato Graziano, sarebbe relativamente semplice. “Ma per caricare un cervello umano, ci vuole uno scanner che non uccida il soggetto e avremmo bisogno di scansioni che abbiano circa cento milioni di volte più dettagli”. “Quella tecnologia non esiste ancora in maniera completa. Le previsioni più ottimistiche prevedono però il caricamento della mente nel giro di alcuni decenni”. E, ricordo, scriveva questo nel 2019. In realtà in soli tre anni i progressi sono significativi.
Vediamo quindi alcuni aggiornamenti sui due temi di cui sopra:
Già nel 2013 un team di 15 ricercatori tedeschi e canadesi aveva creato “BigBrain”, un modello 3D ad altissima risoluzione di un cervello umano, con una risoluzione quasi cellulare di 20 micrometri, basato sulla ricostruzione di 7404 sezioni istologiche. "BigBrain" è uno strumento gratuito e pubblicamente disponibile, che già allora forniva una notevole comprensione neuroanatomica del cervello umano, consentendo in tal modo l'estrazione di dati microscopici per la modellazione e la simulazione. BigBrain consente oggi di testare ipotesi sulle lunghezze di percorso ottimali tra regioni corticali interconnesse o sull'organizzazione spaziale del pattern genetico,
Fin dal 2013 (pare che questo anno sia fondamentale per l’inizio di queste ricerche…) è iniziata anche un'accurata simulazione del cervello in Giappone, dove un supercomputer è riuscito a replicare un secondo dell’attività cerebrale. Una conquista importante, per la quale però è stato necessario utilizzare K (il supercomputer della Fujitsu che al momento occupa il settimo posto della classifica dei calcolatori più potenti del mondo), con i suoi 80mila processori e 1,4 milioni di GB di RAM. Ma il problema appare subito ai nostri occhi: per replicare un solo secondo del funzionamento del cervello, questo potentissimo computer impiegò 40 minuti. Lo sforzo necessario per raggiungere un risultato tutto sommato modesto dà l’idea di quanto il nostro cervello sia un organo estremamente potente, e che, secondo alcuni scienziati, non sarà mai possibile simulare per via informatica. Ma dal 2013 a oggi, i supercomputer hanno fatto enormi progressi: se i 10 petaFLOPS (ovvero 10 milioni di miliardi di operazioni al secondo) che rappresentano la potenza computazionale di K erano all’epoca quasi il massimo raggiungibile, oggi le cose sono cambiate. La sfida dei supercomputer, infatti, sta ormai diventando qualcosa di simile alla “corsa allo spazio” avvenuta tra Stati Uniti e Unione Sovietica durante la Guerra Fredda. Al posto dell’URSS, però, c’è la Cina, che al momento detiene le prime due posizioni della già citata classifica grazie al Sunway TaihuLight (con una capacità di calcolo da 93 petaFLOPS) e al Tianhe-2 (che, anche grazie a una CPU Intel, raggiunge i 33 petaFLOPS). Il primo supercomputer statunitense è il Titan prodotto da Cray (17 petaFLOPS), seguito a sua volta dal Sequoia di IBM (anche lui dalla capacità di 17 petaFLOPS). Le altre posizioni sono occupate ancora dagli Stati Uniti, con qualche intrusione del Giappone e della Svizzera. Anche l’Italia, comunque, non sfigura: il Marconi, basato sulla piattaforma NeXtScale di Lenovo, da 20 petaFLOPS (che oggi sono aumentati parecchio), si piazza bene nella classifica.
A questo punto, una domanda sorge spontanea: il nostro cervello è allora più potente dei computer? E se sì, quanto è potente per la precisione? Secondo Dharmendra Modha, chief scientist di IBM, il nostro cervello non supera i 38 petaFLOPS (quindi 38 milioni di miliardi di operazioni al secondo), il che significherebbe che i più potenti supercomputer sono riusciti già da qualche anno a superarci abbondantemente.
Non tutti però sono d’accordo: secondo Henry Markram del Blue Brain Project di IBM, i computer non riusciranno a simulare il cervello finché non raggiungeranno la tremenda potenza di un exaFLOPS (un miliardo di miliardi di operazioni al secondo), qualcosa che potrebbe comunque diventare realtà nel giro di qualche anno.
Fin dall’aprile 2013 (sic!) l’amministrazione Obama ha lanciato la BRAIN Initiative, programma di ricerca che sarà completato nel 2023, con costi stimati intorno alle centinaia di milioni di dollari. Obbiettivo della ricerca è disegnare una mappa cerebrale di ogni singolo neurone delle decine di miliardi che risiedono nel nostro cervello, al fine di creare un “connettoma”; termine che indica la mappa della totalità delle connessioni tra i neuroni di un sistema nervoso – la strada per arrivare davvero a mappare integralmente i 100 miliardi di neuroni e oltre un milione di miliardi di sinapsi interconnessi in complicatissimi pattern è comunque ancora lunga. In teoria, un connettoma completo della mente umana diventerebbe una copia del percorso che intercorre tra ogni memoria, pensiero ed esperienza che una persona abbia mai avuto. Le implicazioni di questo tipo di conoscenza profonda delle nostre funzioni cerebrali sono di ampia portata, ma a questo stadio anche altamente speculative. Al momento il progetto BRAIN Initiative è ancora lontano dall’essere in grado di fare il download completo del cervello; ma i risultati sono significativi; perché, ci portano comunque a fare progressi nella comprensione e nel trattamento delle malattie neurologiche e psichiatriche. Infatti, la chiave di questo problema è capire quante e quali tipi di cellule ci sono nel cervello. E al 2021 il progetto ha ottenuto una descrizione completa dei tipi cellulari nella corteccia motoria di topi, scimmie e umani. Questo traguardo storico, descritto in una serie di 27 articoli su Nature , Nature Neuroscience, e altre riviste, accelererà notevolmente e ampiamente i progressi nella ricerca neuroscientifica e fa presagire un censimento più completo dei tipi di cellule cerebrali che verrà nel prossimo futuro.
L’Europa non sta a guardare, anzi: lo Human Brain Project (HBP), avviato anch’esso nel 2013, è uno dei più grandi progetti di ricerca al mondo. Più di 500 scienziati e ingegneri in oltre 140 università, ospedali universitari e centri di ricerca in tutta Europa si sono uniti per studiare il cervello umano. Per domare la complessità del cervello, il progetto sta costruendo un'infrastruttura di ricerca, denominata EBRAINS, per aiutare a far progredire le neuroscienze, la medicina, l'informatica e le tecnologie ispirate al cervello. Nella sua fase finale (aprile 2020 - marzo 2023) l'obiettivo dell'HBP è quello di far progredire quelle che si sono rivelate essere le tre aree scientifiche principali: le reti cerebrali, il loro ruolo nella coscienza e le reti neurali artificiali, espandendo ulteriormente EBRAINS.
Abbiamo visto quindi, per quanto riguarda il punto 1. di cui sopra, alcuni dei maggiori progetti di ricerca sul cervello umano. Vediamo come siamo messi col punto 2.: la effettiva costruzione di un cervello artificiale.
Secondo Elon Musk, gli esseri umani alla fine saranno in grado di vivere per sempre, scaricando i loro cervelli nei robot. la tecnologia necessaria per costruirlo sarà un’evoluzione graduale dalle forme odierne di memoria dei computer. Una delle attuali start-up di Musk, Neuralink, sta lavorando per sviluppare “interfacce cervello-macchina” che - nelle stesse parole di Musk - potrebbero un giorno consentire alle persone di “conservare i loro ricordi come backup, e ripristinarli a seguito, ad esempio, di incidente”. ll primo robot Tesla, ovvero Optimus, denominato anche "Tesla Bot", è un umanoide robotico, un essere umano in una tuta robotica, come dice Musk, in fase di sviluppo da parte di Tesla, Inc. È stato annunciato all'evento della Giornata dell'intelligenza artificiale dell'azienda il 19 agosto 2021. Era alto 160 cm e pesava 65 kg. Musk lo ha definito "il più importante loro sviluppo di prodotto dell’anno"; Tesla Bot, potrebbe utilizzare gli stessi sistemi di intelligenza artificiale che hanno aiutato ad alimentare i veicoli Tesla.
C’è poi Nectome, una start-up che afferma che un giorno consentirà alle persone di eseguire il backup del proprio cervello e preservarlo, magari facendo funzionare la mente di una persona deceduta come una simulazione al computer. L'azienda è supportata da Y Combinator, un'organizzazione che seleziona ogni anno un gruppo di nuove società da finanziare e farne da mentore, nella speranza che ricevano importanti finanziamenti. Secondo il sito web dell'azienda, Nectome afferma che un giorno sarà possibile esaminare il connettoma del cervello - le connessioni neurali all'interno del cervello - in modo così dettagliato da essere in grado di ricostruire i ricordi di una persona anche dopo la sua morte. Le precedenti aziende di Y Combinator includono Dropbox e AirBnB.
Il problema più grosso sembra comunque essere rappresentato dal download della coscienza. Attualmente, la cosa più vicina alla costruzione di un modello funzionale del cervello umano, un passaggio cruciale nel percorso verso il download della coscienza, è una serie di simulazioni corticali. Queste simulazioni, che hanno utilizzato il meglio della tecnologia informatica, come il supercomputer Blue Gene di IBM, hanno emulato con successo la potenza di elaborazione di un cervello che possiede 1,6 miliardi di neuroni, circa l'equivalente di un cervello di un gatto, in termini del solo numero di neuroni. Ma anche questi modelli estremamente complessi, eseguiti su alcuni dei migliori computer esistenti, sono in ritardo rispetto all'effettiva potenza di elaborazione delle loro controparti biologiche. Tra le altre cose, ciò è dovuto principalmente all'incapacità dei computer di elaborare le informazioni in parallelo eseguendo molti calcoli contemporaneamente. Altri ostacoli alla costruzione di simulazioni cerebrali su scala umana includono lo spazio di archiviazione. Una mappa completa del cervello umano contenente informazioni dettagliate su ciascun neurone e sinapsi occuperebbe circa 20.000 terabyte. Anche l’energia necessaria all’emulazione completa è prevista essere enorme.
Forse ci potrà aiutare l’Interfaccia Quantistica. Alcuni scienziati affermano di aver sviluppato un nuovo "materiale quantistico" che potrebbe un giorno trasferire informazioni direttamente dal cervello umano a un computer. La ricerca è iniziata nel 2019 e fa appello a idee come caricare cervelli sul cloud o collegare le persone a un computer per tenere traccia delle metriche di salute profonda, concetti che fino ad ora esistevano esclusivamente nella fantascienza. Il nuovo materiale quantistico, descritto in una ricerca pubblicata sulla rivista Nature Communications, è un "reticolo di nichelato" che secondo gli scienziati potrebbe tradurre direttamente i segnali elettrochimici del cervello in attività elettrica che potrebbe essere interpretata da un computer. Shriram Ramanathan, ingegnere della Purdue University, ha affermato: "Possiamo asserire con sicurezza che questo materiale è un potenziale percorso per costruire un dispositivo informatico in grado di archiviare e trasferire ricordi".
Quindi di lavoro in corso ce n’è parecchio. Alla fine, se e quando il progetto avrà successo, resteranno da risolvere i problemi filosofici e quelli socio-economici.
Un dilemma filosofico piuttosto importante che sorge quando consideriamo il caricamento della coscienza è cosa significhi essere davvero "vivi". Spesso guardiamo alla fantascienza e facciamo notare che i robot, nonostante la loro capacità di intelligenza, non sono vivi. Se questo è il caso, supponendo che un giorno riuscissimo a trovare un modo per caricare le nostre menti su un supporto digitale, queste copie della mente originale sarebbero davvero vive o sono solo imitazioni create dal computer? Un enorme problema filosofico con il concetto di caricare o scaricare la coscienza entra in gioco quando consideriamo se la nuova mente digitale sarebbe "la stessa" dell'originale o solo un duplicato. Certo, questo duplicato avrebbe tutti gli stessi ricordi, idee e personalità, ma essere una copia lo rende intrinsecamente "diverso" dall'originale? Inoltre, con l'esistenza simultanea di più copie della stessa persona, si presume che alla fine, ognuna di esse, inizierebbe a sviluppare nuove e diverse esperienze, man mano che i loro percorsi divergono. Ciò alla fine potrebbe comportare innumerevoli variazioni, complesse dal punto di vista sociale.
Scaricare poi la coscienza di un individuo è una realtà che porrebbe molte questioni legali, politiche ed economiche. Ad esempio, l'esistenza di menti simulate potrebbe aumentare notevolmente la crescita economica della persona, perchè queste menti potrebbero essere accelerate dalla potenza di calcolo. E le possibilità di caricamento mentale potrebbero rapidamente intersecarsi con il concetto di eugenetica: sarebbe possibile ottenere che la "potenza intellettuale" della società possa essere aumentata propagando menti "brillanti" che potrebbero inaugurare nuove scoperte in un numero qualsiasi di aree. I dettagli della cognizione umana potrebbero essere compresi più chiaramente, facendo in modo che il cervello non solo corra più veloce, ma diventi più intelligente. I guadagni economici che ne deriverebbero potrebbero essere enormi, e le modificazioni genetiche potrebbero tendere a creare una nuova classe sociale. Ottenere copie di se stesso porterebbe alla luce una grande quantità di problemi legali. Copie delle stesse menti potrebbero essere esposte a diverse condizioni di vita e la determinazione dei diritti concessi alle menti simulate sarebbe cruciale. Considerando la continuità della coscienza, l'essere appena caricato avrebbe gli stessi diritti dell'umano originale? Di cosa sarebbero responsabili? Diventeranno una nuova persona giuridica?
In un mondo in cui le divisioni tra ricchi e poveri sono già drastiche, il caricamento mentale potrebbe aumentare notevolmente questo problema. Individui più ricchi o privilegiati in questa presunta società avrebbero più accesso a queste tecnologie "miglioranti". E forse di questo non abbiamo bisogno.
CONCLUSIONE
Molti autorevoli ricercatori, aziende e istituzioni governative come abbiamo visto, sono impegnate nella ricerca del funzionamento del cervello umano; alcuni di questi dichiaratamente alla ricerca del “download” dello stesso, per motivazioni varie (vita dopo la morte, robot umanoidi, recovery dopo incidenti o malattie, ecc…). C’è la possibilità che questo progetto non possa mai realizzarsi in toto; ma forse non è importante. Già oggi questa ricerca ci porta contributi per le cure neurologiche. E comunque non credo sia importante realizzare il progetto della IA strong in toto; basterà capire “fino a che punto possiamo arrivare”.
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(*) L'intelligenza artificiale forte (AI strong), nota anche come intelligenza artificiale generale (AGI) è una forma teorica di intelligenza artificiale utilizzata per descrivere una determinata mentalità dello sviluppo dell'IA. Se i ricercatori sono in grado di sviluppare l'IA forte, la macchina ottenuta ha un'intelligenza pari a quella umana; ha una coscienza autocosciente e la capacità di risolvere problemi, imparare e pianificare per il futuro. L'IA forte, in pratica, mira a creare macchine intelligenti indistinguibili dalla mente umana. (IBM)
LINK DI RIFERIMENTO
https://www.braininitiative.org/achievements/
https://techfromthenet.it/2016/04/14/marconi-l-hpc-del-cineca-con-architettura-lenovo-nextscale/
https://www.lemacchinevolanti.it/approfondimenti/e-piu-potente-un-supercomputer-o-il-cervello-umano
https://www.nimh.nih.gov/about/director/messages/2021/a-milestone-in-mapping-the-brain
https://www.bbc.com/news/technology-43394758
https://insideevs.it/news/580202/tesla-bot-elon-musk-ted/
https://www.nature.com/articles/s41467-019-09660-6
https://futurism.com/the-byte/scientists-quantum-material-download-brain
https://cs.stanford.edu/people/eroberts/cs201/projects/2010-11/DownloadingConsciousness/tandr.html
https://www.science.org/doi/10.1126/science.1235381
