Cum se conectează creierul uman și un computer. De ce oamenii de știință numesc creierul uman un computer biologic?

Ce este un sistem biologic?

Sistem biologic- este o structură vie care există într-un habitat specific acesteia, având capacitatea de a schimba substanțe și energie, precum și protecție pentru schimbul și copierea informațiilor, ceea ce îi determină funcțiile și capacitatea de a îmbunătăți modalitățile de interacțiune cu mediul. pentru a păstra și transmite informații despre sine.

Structura sistemului biologic „celulă”:

1. Bloc informativ - cod informativ scris sub formă de molecule de ADN, ARN. Prin analogie cu program de calculator- este „Cuvântul încarnat” care determină funcțiile și parametrii sistemului. Autorul său aparține Creatorului, Izvorul vieții, Creatorul a tot ceea ce este vizibil și invizibil - Dumnezeu.
2. Bloc energetic- posibilități programate de recepție, conversie și consum de energie (circularea energiei). Energia este forța necesară menținerii activității vitale a elementelor structurale ale sistemului și activării funcțiilor acestora. Or, energia este o măsură cantitativă a interacțiunii tuturor tipurilor de materie și informații, provocând o schimbare în starea sau structura lor.
3. bloc MPT(materie, carne, corp) - manifestarea externă a codului informațional. Funcțiile sale sunt protecția, conservarea și schimbul de informații. Este o matrice pentru stocarea și copierea informațiilor. Include: membrane, enzime, receptori membranari, canale de transport membranar, substanțe biologic active (BAS).

Principalele sarcini ale sistemului biologic „celulă”: conservarea, schimbul, copierea informațiilor conținute în acesta.

Pentru a-și îndeplini sarcinile, în primul rând copierea, sistemul trebuie să intre și să se afle într-un anumit mediu care să îi asigure o aprovizionare cu substanțe și energie adecvată nevoilor sale.
Pentru reglarea proceselor care asigură păstrarea, schimbul și copierea informațiilor se utilizează principiul receptor-mediator.

Principiul receptor-transmițător

Receptor - (din latină recipere - a primi) orice sistem sau structură material informațional-energetic (sistem IEM, structură) care percepe informația și își schimbă starea sau structura într-un anumit fel ca urmare a acțiunii unui mediator.

Mediator - (intermediar, transmițător) orice sistem sau structură IEM concepută pentru a transmite anumite informații către receptor.

Știm despre diferite niveluri organizarea sistemelor și structurilor IEM este - atom, moleculă, moleculă complexă, substanță, virus, celulă, țesut, organ, organism, colectiv, oameni, stat, planetă pământ, sistem solar, galaxie, univers.
Diferitele niveluri de organizare a sistemelor sau structurilor IEM au propriile mecanisme de interacțiune receptor-mediator. Acest lucru este valabil și pentru interacțiunea la nivel încrucișat.
Studiul acestor mecanisme, precum și căutarea mediatorilor pentru receptori și descrierea răspunsurilor (modificări ale stării sau structurii) sistemelor sau structurilor IEM se numără printre sarcinile oamenilor de știință.

Tipuri de interacțiune între receptor și mediator

1. Un anumit transmițător acționează asupra unui anumit receptor al unui sistem biologic, ceea ce duce la un anumit răspuns.

2. Un anumit mediator acţionează asupra receptorilor care determină răspunsuri diferite ale sistemului biologic.

3. Mai mulți transmițători acționează asupra unui receptor specific dintr-un sistem biologic, ducând la un răspuns specific.

4. Mai mulți mediatori acționează asupra unui receptor specific, ceea ce duce la răspunsuri diferite ale sistemului biologic (interacțiune caracteristică sistemelor biologice complexe).

Rezultatul interacțiunii dintre mediator și receptor este o schimbare în starea sau structura sistemului.

Stare de repaus fiziologic- aceasta este o stare în care un sistem biologic se află în habitatul său și își îndeplinește sarcinile fără a depăși datele statistice medii ale activității sale funcționale.

Mecanisme de bază pentru reglarea stării unui sistem biologic

1. Modificarea cantității de mediator sau receptor (creștere, scădere)
2. Modificarea calității unui mediator sau receptor prin modificarea structurii acestora (întărire, slăbire, distrugere) și, în consecință, modificarea conexiunii și transmiterii informațiilor.

Într-un sistem biologic, orice structură IEM poate fi atât un receptor pentru unele structuri IEM, cât și un mediator pentru altele. Controlul asupra reglementării unei anumite stări a sistemului poate fi realizat atunci când cunoaștem metodele de influență care modifică cantitatea și calitatea mediatorului și receptorului responsabil de această stare.

Posibilitatea de a schimba starea celulei

Singura oportunitate de a schimba starea și structura sistemului biologic „Celula” - aceasta este pentru a schimba actiunea mediatorului mediu inconjurator un habitat.
O schimbare a mediului care asigură furnizarea de substanțe, energie și informații (apă sau lichid, aer sau gaze, pământ sau organice și anorganice elemente chimice, temperatură, câmpuri fizice, radiații, presiune) duce la o schimbare a stării sau structurii celulei.

Structuri celulare care se modifică ca urmare a schimbărilor de mediu.

1. ADN, molecule de ARN (sursă de informații despre celulă și copiere).
2. Membrane și organite celulare (protecția celulei și a mediului intern).
3. Enzime (regulatori ai ratei metabolice, energiei, informației din celulă).
4. Receptorii de membrană (primesc informații pentru celulă).
5. Canale de transport ale membranelor (porți de intrare și ieșire a substanțelor, energie și informații).
6. Substante biologic active (mediatori - produse celulare destinate transmiterii de informatii catre mediul extern si intern).

O modificare a calității și cantității oricăreia dintre aceste structuri în direcția dorită are loc ca urmare a unei anumite modificări în furnizarea de elemente chimice lichide, gazoase, organice sau anorganice, modificări de temperatură, câmpuri fizice, radiații, presiune.

- Cum ați ajuns dumneavoastră, fost medic militar și organizator cu o vastă experiență, la problema teoretică a structurii viețuitoarelor?

Fiecare dintre noi a apelat în mod repetat la acest subiect în gândurile noastre, îndoindu-ne adesea de dreptate ipotezeapariția spontană a viețuitoarelor Și teorii ale evoluției. Păstrată pentru totdeauna sentiment de uimire la „mintea” calculatorului după ce s-a familiarizat cu structura şi funcţionarea acestuia. O furtună de gânduri a fost generată de studiul genomului uman și al altor organisme, care nu s-au concretizat senzatii, prognozeleȘi paradoxuri. Impresie, după ce am fuzionat, m-a inspirat să citesc din nou biologie, apoi informatică, cauta in spatiu disponibil tot ceea ce privea genetica, genomica, genele. Curând mi-am dat seama , Ce celula şi calculatorul funcţionează pe baza unor reguli comune de informare.

Dar asta trebuie dovedit!

Cu siguranță. La început, folosind comparații și analogii, m-am convins că celula avea o structură tipică computerelor. Membrana, ca o carcasă de computer, protejează conținutul intern al celulei de influente externeși servește ca loc pentru conectarea dispozitivelor de intrare-ieșire, al căror rol este îndeplinit de receptori. Funcţie placa de baza transportate de citoplasmă, ținând organelele celulare înăuntru în poziţia corectăși conectându-le între ele. Și aici este „inima” celulei - nucleul, cromozomii, genele, o catenă de ADN în procariote, care funcționează functie principala privind procesarea informațiilor, stocarea pe termen lung și RAM, ca un hard disk în calculator tehnic. De asemenea medii portabile informaţie - dură şi dischete, purtătorii mobili lucrează intens în celulă - aceștia sunt ARN, proteine ​​și prioni. Trăsătură distinctivă orice mașină de informare este disponibilitatea ceasurilorȘi sursa de energie. Într-o celulă, telomerii numără numărul de diviziuni și timpul, iar mitocondriile furnizează energie sub formă de ATP. Electronica moleculară a depășit ramurile biologice ale științei, confirmând miniaturizarea anticipată a computerelor și posibilitatea utilizării, datorită structurii și proprietăților lor, a multor molecule organice, inclusiv ADN, ca tranzistoare, declanșatoare, elemente logiceși creații bazate pe acestea mașini de informare. Opțiuni de laborator organic calculator exista, software obligatoriu și pentru ei.

Ce alte fapte indică componenta informațională a celulelor?

Mi se pare că cel mai puternic argument este genomic paradox, ale căror manifestări sunt încă moduri traditionale nu poate fi explicat. S-a dovedit ca structura genelor nu le determină întotdeauna proprietățile. Prevederile „genei” nu au fost confirmate semn", "gen - funcţie", "gen - boala„. Aceeași genă în diferite stadii de dezvoltare a organismului poate funcționa diferite funcții . În rețeaua de gene funcția genei poate diferi de funcții studiat izolat. Există multe gene care sunt „tăcute” nu sunt cunoscute; Genele cu structuri comune pot controla dezvoltarea opțiuni diferite celule. Gena umană și gena Drosophila produce același semnal - un ligand proteic pentru celulele mezodermice, controlând formarea aripilor de muscă și a membrelor umane pereche. Etape inițiale miogeneza este realizată de un set de gene comune Drosophila, animalelor inferioare și superioare și mamiferelor, inclusiv oamenilor. Numărul și organizarea genelor HOX pe cromozomi sunt aceleași la aproape toate mamiferele. Aceeași genă poate codifica mai multe proteine, iar aceeași variantă proteică poate corespunde mai multor gene. Dublările ADN-ului, ce rol joacă ele și de ce sunt atât de diferite genomul cimpanzeului și cel uman în acest sens? În recenzia dumneavoastră („MG”, nr. 77 - 10/5/2005, p.14) s-a reținut că la oameni si cimpanzei aceleași gene au activități diferite în organe diferite. Acest din cauza diferite programe , care determină diferențe semnificative între speciile biologice. Acum despre numărul paradoxal de gene și „ADN suplimentar” în diferite specii biologice. Nematodul (aproximativ 1 mm în dimensiune) are 19.903 gene, peşte fugu (aproximativ 10 cm) - 33609, şobolani aproximativ 25.000 și persoană- 30000; respectiv, ADN non-coding („extra, egoist, gunoi”) în% - 25, 16, 75, 97. Cu cât organizația este mai mare organism, cu cât sunt mai puține gene în genomul său și cu cât mai multe părți necodante ale nucleotidelor, cu atât mai complexe proceselor, cu atât sunt necesare mai puține gene pentru a asigura activitatea vieții. Și, desigur, conform genomului, nu se observă nicio serie evolutivă în dezvoltarea organismelor.

Partea „junk” a ADN-ului conține multe secvențe de nucleotide identice care se repetă. Există vreo semnificație informațională aici?

Ipoteza de dezvoltare tehnologia Informatiei, potrivit. S-a demonstrat acum că dacă pe unu circuit integrat ştampilat microprocesoare, locuri pentru stocarea informațiilor si alte elemente desene computerizate, atunci acesta performanţă odata cu reducerea dimensiunii creste semnificativ. Nu este nevoie să „mergi” departe pentru informații și să risipești energie suplimentară. Imens spațiu informațional ADN-ul necesită ca genele sale să fie concentrate în jurul genelor. procesoare a lucra cu informație, locuri pentru ea depozitare,operaționalși pe termen lung memorie, care ar oferi atât consistentă cât și munca paralela conform analizei incoming informațieși dezvoltarea răspunsurilor solutiiȘi echipe. Acest lucru se realizează performanță și duplicare in caz de " independent" situatii. Este posibil ca nucleotidele repetate și duplicarea ADN-ului să fie oarecum specializate prin funcţii informaţionale.

Care sunt diferențele semnificative dintre calculatoarele biologice și computerele tehnice?

- Fiabilitate ridicată datorită stabilității compușii organici și prezența sisteme de protecție pe mai multe niveluri din daune mediaşi distorsiunile proprii informație. ADN-ul este cea mai rezistentă moleculă la degradare, iar apoptoza este cea mai mare mecanism eficient de protecție. Imens performanţă, calculat în trilioane de operații pe secundă. Moleculele organice sunt capabile să-și schimbe instantaneu starea sub influența laser, părți vizibile spectru luminos, sunet, unde radio. Probabil că nu este o coincidență faptul că douăzeci de aminoacizi implicați în construcția proteinelor sunt „stângaci” în ființele vii atunci când poziția grupului amino în lanțul de carbon se schimbă, funcția le poate fi disponibilă sistem binar calcul. Unele molecule pot genera raze laser și pot îndeplini funcțiile de cromatofori, LED-uri și convertoare de semnal. Genoamele strălucesc, produc sunete, generează unde radio anumite intervale, care este înregistrat de instrumente. Raționamentul de mai sus a făcut posibilă obținerea unui organism unicelular și a unei celule definirea informatiilor . Acestea sunt organice închise mașini de informare, lucrând pe bază de complex software, determinarea organizării lor structurale și funcționale, apartenența la specii, mecanisme țintă homeostazie, reproducere de felul lor, Cu alimentare autonomă cu energieȘi contor de timp. Evit termenul calculator electronic, deoarece în celulă la procesarea informațiilor fluxul de electroni nu este folosit si nu este tehnica de calcul, A logic mașină.

Dar am dat peste termenul „biocomputer” cu mult înainte de publicarea ta.

Da, dar în interpretări foarte libere. Orice lucru care nu se încadrează în definiția de mai sus nu este biocalculatoare, inclusiv virusuri. În zori era computerului Organismele foarte organizate au fost numite biocalculatoare. Atunci reprezentanții anumitor profesii considerau un computer creier, odată cu dezvoltarea geneticii și a genomicii - au trecut la genom, chiar au vorbit despre calculatoare ADN. Astăzi specialişti, cercetând proprietățile informațiilor apă, ei o numesc " biocalculator viu". Apa, deși esențială, este doar o parte integrantă a biologicului calculator. În celulele unde procesele informaţionale predomină, în special în neuroni, apă până la 90%, în părȘi unghiile este doar 8-10%.

Dar ce zici organisme sau creier ?

Dar organismele pluricelulare constau din biocalculatoare, aranjate si unite dupa principii reteaua de informatii.

Dar cum fac biologice calculatoare, componente organism ?

Un produs al erei informației – creat de om – vine din nou în ajutor retea globala de informatii Internet. Condiția principală pentru funcționarea rețelei este compatibilitate toata lumea calculatoare De parametri tehnici Și software. În fiecare organism, celulele sunt identice ca structură și au exact aceeași software. Excepția este globule rosii, nu au miez si lipsit funcții informaționale . Rețeaua necesită și un mecanism de menținere a ordinii și organizării, care este asigurat de o serie de tehnologii și protocoale Internet. Să numim doar câteva dintre ele. Protocol de control al transmisiei (TSR) - nu te vei autentifica, Nu înregistrarea la furnizor.Protocoale singur web de informații- în live similar protocoaleȘi programe ar trebui să fie semnificativ mai mult, având în vedere complexitate, multifuncționalitatea proceselor si cantitate componentele rețelei biologic calculatoare. Uman adică 14 trilioane biocalculatoare, o dată și jumătate mai mult decât stele in doi galaxii combinat - Calea lacteeȘi Nebuloasa Andromeda. caracteristica principală Internet - Acest servere din diferite zone ale rețelei. Acestea sunt la fel calculatoare, doar destinat pentru deservirea altor calculatoare. Ei, având lor programe, seamănă cu neuronii cu funcționalitatea lor uimitoare. Există 20 de miliarde la oameni. Cu cât mai sus corpul este organizat, cu atât mai mare funcţional posibilităților neuronii. De exemplu, într-un nematod fiecare neuron reprezintă 5 celule somatice, în persoană cu 5000. Modem cu programul corespunzător vă permit să vă conectați la rețea, pune în aplicare conexiune la distanță,încărcarea fișierelor de la calculator la rețea și înapoi - din retea V calculator, oferi înregistrare, schimbarea protocoluluiși alte funcții. Fără îndoială, acesta este un analog al sinapselor care oferă contacteîntre celule. Sistem informatic persoana pentru azi - culmea tehnologiei . Internetîn comparație cu ea se află într-o stare embrionară, ea vârstă aproximativ 40 de ani. Principala diferență este diferența uriașă în numărul și puterea componentelor calculatoare, De dificultăți, multistratificareȘi diversitate programe. Se crede că pentru dezvoltare retelelor de informatii este doar doua restrictii : viteza computeruluiȘi debitului canalele care le conectează. Asa de perspectivele de dezvoltare a internetului imens. Dar astăzi niciunul dintre computere, nici Sistem informatic create de om nu pot repeta lucrarea biologic calculatorși cel mai simplu organism multicelular.

Ce sunt concluziile principale din raționamentul tău?

Este interzis să-i cunoască pe cei vii fără a-l studia componenta de informare, la fel cum este inutil să cauți viețuitoare și activități de viață în afara celulei. informație componentăîn viaţă neschimbabil, genomul organismelor grajdȘi au mai multe opțiuni de protecție. Variaţia genomului şi programe ar amenința cu moartea nu numai indivizii, dar de asemenea specii biologice. Evoluţie cum este interpretat biologie clasică, nu putea fi mutațiile nu sunt moștenite, A " sunt tratate"sistem informațional viu . Toate organismele nu te adapta, ci rezista factori de mediu și sunt capabili să învețe pe baza propria experiență. Atât organismele cât și lor reproductivă capabilități au fost programate, create, au apărut simultan. Aceasta este una dintre numeroasele ținte predictive procese ciclice inerente vieţuitoarelor. Eterna problema" Pui" Și " ouă„Pur și simplu nu există. Rata de dezvoltare tehnologia Informatiei , în special electronica moleculară, sunt surprinzătoare - de 60 de ani din sălile de calcul la computerul molecular. Oamenii de știință sunt surprinși de perioadele scurte de timp, de standardele evolutive, în care speciile biologice au devenit mai complexe, inexplicabile mutatii. Crearea dispozitive de informare, h umanitatea poate fi repetat deja de cineva a trecut calea .Componenta informațională ca bază a fiecărui organism viu exista! Cu toate acestea, astăzi nu există nicio ramură a cunoașterii a cărei metodologie, scopuri și metode de cercetare ar putea găsi cheie la partea de informareȘi procesele informaţionaleîn cei vii. Este timpul să tratăm un lucru foarte comun boala cronica a civilizatiei - "flux " unilateralitate specialişti îngusti! Avem nevoie de biologia informației ca o nouă știință integratoare care să încorporeze modernul informativ, tehnic, biologic, medical cunoştinţe, realizărifizicienilor, chimieși ar stabili o sarcină a sti esența informațieiîn viaţă . Aici zace cel mai secret dintre secreteȘi cel mai misterios dintre misterele structurii lumii noastre!

Crearea dispozitive de informare, h umanitateapoate fi repetat deja de cinevadistanta parcursa ........

1. Creierul este analogic, dar computerele sunt digitale.

Neuronii sunt binari, iar dacă ating nivelul dorit, apare un potențial de acțiune. Aceasta este o relație simplă cu sistem digital„Unul și Zero” oferă o idee complet greșită despre procesele neliniare cu adevărat continue care afectează direct funcționarea rețelei neuronale și structura acesteia.

Să spunem doar că una dintre principalele moduri prin care sunt transmise datele este viteza cu care neuronii încep să se declanșeze. Astfel, rețelele de neuroni se pot declanșa în sincronie sau în dezordine (totul este relativ). Această conexiune poate influența puterea semnalelor primite de un flux de neuroni. Și la sfârșit, în interiorul fiecăruia dintre neuroni, începe o circulație de cvasi-integratori, care constau din lanțuri de ioni, dintre care sunt destul de puține, și potențiale de membrană în schimbare regulată.

2. Memoria asociativă – memoria creierului.

O solicitare de informații într-un computer are loc la o anumită adresă (adresare octet). Creierul folosește o metodă diferită de căutare a datelor - nu după adresă, ci după componenta sa, sau mai degrabă chiar după partea sa reprezentativă. Și în cele din urmă, creierul are ceva de genul " sistemele Google„, în care puțin este suficient Cuvinte cheie, astfel încât să poată fi folosite pentru a reproduce întregul context. Desigur, ceva asemănător poate fi reprodus în computere prin indexarea tuturor informațiilor care sunt stocate și care trebuie stocate. Acesta este modul în care se va efectua căutarea pe baza informațiilor relevante.

3. Memoria pe termen scurt și RAM nu sunt același lucru.

Deși mulți psihologi au identificat unele asemănări cu adevărat evidente între RAM și memoria pe termen scurt, o analiză mai detaliată a relevat o abundență de diferențe mai semnificative.

Deși RAM și memoria pe termen scurt necesită „energie”, memoria pe termen scurt poate conține doar „referințe” la memorie pe termen lung, în timp ce dispozitivul de stocare operațional conține informații care sunt similare ca compoziție cu cele aflate pe hard disk.

Spre deosebire de RAM, memoria pe termen scurt nu este limitată de capacitate.

4. Procesarea și memoria în creier sunt efectuate de aceleași componente.

Un computer este capabil să proceseze informații din memorie prin conectarea procesoarelor și apoi să stocheze datele procesate înapoi în memorie. Acest tip de diviziune nu poate exista în creierul nostru. Neuronii procesează datele și transformă sinapsele (punctul de contact dintre doi neuroni), care este memoria principală. Și, ca rezultat, reconstrucția unei persoane din memorie schimbă ușor acele amintiri.

5. Toate organele se supun creierului.

Acest lucru nu este mai puțin important. De fapt, creierul nostru poate folosi capacitatea de a ne controla toate organele. Multe experimente arată că, atunci când ne uităm la interior, să zicem camere, creierul nostru descarcă memorie, deoarece memoria noastră vizuală este foarte mică și, datorită acesteia, putem reproduce situația, și nu locația exactă a obiectelor.

În plus, creierul este mult mai mare decât absolut orice computer care există astăzi.

Alexei Zenkov

Creierul tău nu procesează informații, nu preia cunoștințe sau nu stochează amintiri. Pe scurt, creierul tău nu este un computer. Psihologul american Robert Epstein explică de ce gândirea creierului ca o mașină este ineficientă fie pentru progresul științei, fie pentru înțelegerea naturii umane.

În ciuda eforturilor lor, neurologii și psihologii cognitivi nu vor găsi niciodată o copie a Simfoniei a cincea a lui Beethoven în creier, cuvinte, imagini, reguli gramaticale sau orice alte semnale externe. Desigur, creierul uman nu este complet gol. Dar nu conține majoritatea lucrurilor pe care oamenii cred că le conține - chiar și lucruri simple precum „amintiri”.

Concepțiile noastre greșite despre creier sunt adânci. rădăcini istorice, dar am fost mai ales confuzi de inventarea computerelor în anii 1940. Timp de o jumătate de secol, psihologi, lingviști, neurologi și alți experți în comportamentul uman au susținut că creier uman functioneaza ca un calculator.

Pentru a vă face o idee despre cât de frivolă este această idee, luați în considerare creierul bebelușilor. Un nou-născut sănătos are mai mult de zece reflexe. Își întoarce capul în direcția în care i se zgârie obrazul și suge tot ce îi intră în gură. Își ține respirația când este scufundat în apă. Își prinde lucrurile în mâini atât de strâns încât aproape că își poate susține propria greutate. Dar, poate cel mai important, nou-născuții au mecanisme puternice de învățare care le permit să se schimbe rapid, astfel încât să poată interacționa mai eficient cu lumea din jurul lor.

Sentimentele, reflexele și mecanismele de învățare sunt ceea ce avem de la bun început și, când te gândești la asta, este destul de mult. Dacă ne-ar lipsi oricare dintre aceste abilități, probabil că am avea dificultăți să supraviețuim.

Dar iată ce nu avem de la naștere: informații, date, reguli, cunoștințe, vocabular, reprezentări, algoritmi, programe, modele, amintiri, imagini, procesoare, subrutine, codificatoare, decodore, simboluri și buffere - elemente care permit calculatoare digitale se comportă oarecum rațional. Nu numai că aceste lucruri nu sunt în noi de la naștere, ci nu se dezvoltă în noi în timpul vieții.

Nu păstrăm cuvinte sau reguli care ne spun cum să le folosim. Nu creăm imagini ale impulsurilor vizuale, le stocăm într-un buffer de memorie pe termen scurt și apoi transferăm imaginile pe un dispozitiv de memorie pe termen lung. Nu reamintim informații, imagini sau cuvinte din registrul de memorie. Toate acestea sunt realizate de computere, dar nu de ființe vii.

Calculatoarele procesează literalmente informații - numere, cuvinte, formule, imagini. Informațiile trebuie mai întâi traduse într-un format pe care un computer îl poate recunoaște, adică în seturi de unu și zero („biți”) colectate în blocuri mici („octeți”).

Calculatoarele mută aceste seturi din loc în loc în diferite zone ale memoriei fizice, implementate ca componente electronice. Uneori copiază seturi, iar uneori le transformă în diferite moduri - să zicem, când corectezi erorile dintr-un manuscris sau retușezi o fotografie. Regulile pe care le urmează un computer atunci când se mută, copiază sau lucrează cu o serie de informații sunt, de asemenea, stocate în interiorul computerului. Un set de reguli se numește „program” sau „algoritm”. Un set de algoritmi care lucrează împreună pe care îi folosim în scopuri diferite (de exemplu, cumpărarea de acțiuni sau întâlnirile online) se numește „aplicație”.

Acest fapte cunoscute, dar trebuie precizate pentru a fi clare: computerele lucrează pe o reprezentare simbolică a lumii. Ei stochează și recuperează. Ei chiar procesează. Chiar au memorie fizică. Ele sunt cu adevărat conduse de algoritmi în toate privințele.

Cu toate acestea, oamenii nu fac așa ceva. Deci, de ce atât de mulți oameni de știință vorbesc despre activitatea noastră mentală ca și cum am fi computere?

În 2015, un expert în inteligenţă artificială George Zarkadakis a lansat o carte, În imaginea noastră, în care descrie șase concepte diferite pe care oamenii le-au folosit în ultimii două mii de ani pentru a descrie structura inteligenței umane.

În cele mai multe versiunea timpurie Potrivit Bibliei, oamenii au fost creați din lut sau noroi, pe care Dumnezeul inteligent le-a impregnat apoi cu spiritul său. Acest spirit „descrie” mintea noastră - cel puțin din punct de vedere gramatical.

Invenția hidraulicii în secolul al III-lea î.Hr. a dus la popularitatea conceptului hidraulic al conștiinței umane. Ideea a fost că curgerea diferitelor fluide din corp - „fluide corporale” – a reprezentat atât funcțiile fizice, cât și cele spirituale. Conceptul hidraulic a persistat mai mult de 1.600 de ani, îngreunând totodată dezvoltarea medicinei.

Până în secolul al XVI-lea, au apărut dispozitive alimentate de arcuri și roți dințate, ceea ce l-a inspirat pe René Descartes să susțină că omul este o mașină complexă. În secolul al XVII-lea, filozoful britanic Thomas Hobbes a propus că gândirea are loc prin mișcări mecanice mici în creier. Până la începutul secolului al XVIII-lea, descoperirile în domeniul electricității și chimiei au dus la apariția unei noi teorii a gândirii umane, din nou de natură mai metaforică. La mijlocul secolului al XIX-lea, fizicianul german Hermann von Helmholtz, inspirat de progresele recente în comunicații, a comparat creierul cu un telegraf.

Albrecht von Haller. Icones anatomicae

Matematicianul John von Neumann a afirmat că funcția omului sistem nervos este „digital în absența dovezilor contrarii”, făcând paralele între componentele mașinilor computerizate ale vremii și zonele creierului uman.

Fiecare concept reflectă cele mai avansate idei ale epocii care i-au dat naștere. După cum s-ar putea aștepta, la doar câțiva ani de la înființare tehnologia calculatoarelorîn anii 1940, au început să susțină că creierul funcționează ca un computer: creierul însuși a jucat rolul de purtător fizic, iar gândurile noastre au acționat ca software.

Această viziune a atins apogeul în cartea din 1958 The Computer and the Brain, în care matematicianul John von Neumann a afirmat cu tărie că funcția sistemului nervos uman este „digitală în absența dovezilor contrarii”. Deși a recunoscut că se cunosc foarte puține lucruri despre rolul creierului în funcționarea inteligenței și a memoriei, omul de știință a făcut paralele între componentele computerelor din acea vreme și zonele creierului uman.

Imagine: Shutterstock

Datorită progreselor ulterioare în tehnologia computerelor și cercetarea creierului, s-a dezvoltat treptat un studiu interdisciplinar ambițios al conștiinței umane, bazat pe ideea că oamenii, ca și computerele, sunt procesoare de informații. Această lucrare include acum mii de studii, primește miliarde de dolari în finanțare și a făcut obiectul a numeroase lucrări. Cartea lui Ray Kurzweil din 2013 How to Create a Mind: Unraveling the Mystery of Human Thinking ilustrează acest punct, descriind „algoritmii” creierului, tehnicile sale de „prelucrare a informațiilor” și chiar modul în care seamănă superficial cu circuitele integrate în structura sa.

Ideea gândirii umane ca dispozitiv de procesare a informațiilor (IP) domină în prezent în conștiința umană printre ambele oameni normali, și printre oamenii de știință. Dar aceasta este, în cele din urmă, doar o altă metaforă, o ficțiune pe care o trecem drept realitate pentru a explica ceva ce nu înțelegem cu adevărat.

Logica imperfectă a conceptului SAU este destul de ușor de formulat. Se bazează pe un silogism greșit cu două presupuneri rezonabile și o concluzie greșită. Ipoteza rezonabilă #1: Toate computerele sunt capabile de un comportament inteligent. Ipoteza rezonabilă #2: Toate computerele sunt procesoare de informații. Concluzie incorectă: toate obiectele capabile să se comporte inteligent sunt procesoare de informații.

Dacă uităm de formalități, atunci ideea că oamenii ar trebui să fie procesatori de informații doar pentru că computerele sunt așa este o prostie completă, iar când conceptul de IA va fi abandonat în cele din urmă, istoricii îl vor privi probabil din același punct de vedere ca acum Pentru noi, conceptele hidraulice și mecanice arată ca o prostie.

Efectuați un experiment: trageți din memorie o bancnotă de o sută de ruble, apoi scoateți-o din portofel și copiați-o. Vedeți diferența?

Un desen realizat în absența unui original se va dovedi cu siguranță teribil în comparație cu un desen făcut din viață. Deși, de fapt, ați văzut acest proiect de lege de mai mult de o mie de ori.

Care este problema? Nu ar trebui „imaginea” bancnotei să fie „pastrată” în „registrul de stocare” al creierului nostru? De ce nu ne putem „referi” la această „imagine” și să o înfățișăm pe hârtie?

Evident că nu, și mii de ani de cercetări nu ne vor permite să stabilim locația imaginii acestei facturi în creierul uman pur și simplu pentru că nu este acolo.

Ideea, promovată de unii oameni de știință, că amintirile individuale sunt cumva stocate în neuroni speciali este absurdă. Printre altele, această teorie duce problema structurii memoriei la un nivel și mai insolubil: cum și unde este stocată memoria în celule?

Însăși ideea că amintirile sunt stocate în neuroni individuali este absurdă: cum și unde într-o celulă pot fi stocate informațiile?

Nu va trebui niciodată să ne facem griji că mintea umană se înnebunește în spațiul cibernetic și nu vom putea niciodată să atingem nemurirea prin descărcarea sufletului nostru pe alt mediu.

Una dintre predicții, care a fost exprimată într-o formă sau alta de futuristul Ray Kurzweil, fizicianul Stephen Hawking și mulți alții, este că, dacă conștiința umană este ca un program, atunci ar trebui să apară în curând tehnologii care să-i permită încărcarea pe computer. , sporind astfel foarte mult abilitățile intelectuale și făcând posibilă nemurirea. Această idee a stat la baza intrigii filmului distopic Transcendence (2014), în care Johnny Depp a jucat rolul unui om de știință similar cu Kurzweil. Și-a încărcat mintea pe Internet, provocând consecințe devastatoare pentru umanitate.

Încă din filmul „Supremația”

Din fericire, conceptul de OI nu are nimic apropiat de realitate, așa că nu trebuie să ne facem griji că mintea umană se înnebunește în spațiul cibernetic și, din păcate, nu vom reuși niciodată să atingem nemurirea descarcându-ne sufletele pe alt mediu. Nu este doar o lipsă de software în creier, problema este și mai profundă - să-i spunem problema unicității și este atât fascinantă, cât și deprimantă.

Deoarece creierul nostru nu are nici „dispozitive de memorie”, nici „imagini” de stimuli externi, iar creierul se modifică de-a lungul vieții sub influența condițiilor externe, nu există niciun motiv să credem că doi oameni din lume vor reacționa la același stimul în același mod. Dacă tu și cu mine participăm la același concert, schimbările care au loc în creierul tău după ascultare vor fi diferite de schimbările care au loc în creierul meu. Aceste modificări depind de structura unică a celulelor nervoase, care s-a format pe parcursul întregii vieți anterioare.

Acesta este motivul pentru care, așa cum scria Frederick Bartlett în cartea sa din 1932 Memory, doi oameni care aud aceeași poveste nu o vor putea repovesti exact în același mod și, în timp, versiunile lor ale poveștii vor deveni din ce în ce mai puțin asemănătoare între ele.

"Superioritate"

Cred că acest lucru este foarte inspirator pentru că înseamnă că fiecare dintre noi este cu adevărat unic, nu numai în genele noastre, ci și în modul în care creierul nostru se schimbă în timp. Dar este și deprimant, pentru că face ca munca deja dificilă a oamenilor de știință să fie aproape imposibil de rezolvat. Fiecare modificare poate afecta mii, milioane de neuroni sau întregul creier, iar natura acestor modificări este, de asemenea, unică în fiecare caz.

Mai rău, chiar dacă am putea înregistra starea fiecăruia dintre cele 86 de miliarde de neuroni ai creierului și am putea simula totul pe un computer, acest model enorm ar fi inutil în afara corpului căruia îi aparține creierul. Aceasta este poate cea mai enervantă concepție greșită despre structura umană, pe care o datorăm conceptului eronat de OI.

Stocat pe computere copii exacte date. Ele pot rămâne neschimbate pentru o lungă perioadă de timp chiar și atunci când alimentarea este oprită, în timp ce creierul ne susține inteligența doar atâta timp cât rămâne în viață. Nu există comutator. Ori creierul va funcționa fără oprire, ori noi nu vom exista. Mai mult, așa cum a remarcat neurologul Stephen Rose în The Future of the Brain din 2005, o copie a stării actuale a creierului poate fi inutilă fără a cunoaște biografia completă a proprietarului său, inclusiv chiar și contextul social în care persoana a crescut.

Între timp, sume uriașe de bani sunt cheltuite pentru cercetarea creierului bazată pe idei false și promisiuni care nu vor fi îndeplinite. Astfel, Uniunea Europeană a lansat un proiect pentru a studia creierul uman în valoare de 1,3 miliarde de dolari. Autoritățile europene au considerat că promisiunile tentante ale lui Henry Markram de a crea până în 2023 un simulator de funcționare a creierului bazat pe un supercomputer, care ar schimba radical abordarea tratamentului. a bolii Alzheimer și a altor afecțiuni și a oferit proiectului finanțare aproape nelimitată. La mai puțin de doi ani de la lansarea proiectului, acesta s-a dovedit a fi un eșec, iar lui Markram i s-a cerut demisia.

Oamenii sunt organisme vii, nu computere. Accepta aceasta. Trebuie să continuăm munca grea de a ne înțelege pe noi înșine, dar să nu pierdem timpul cu bagaje intelectuale inutile. De-a lungul a jumătate de secol de existență, conceptul de SAU ne-a oferit doar câteva descoperiri utile. Este timpul să faceți clic pe butonul Ștergere.

Robert Epstein este psiholog senior la Institutul American de Cercetare și Tehnologie Comportamentală din California. Este autorul a 15 cărți și fostul redactor-șef al Psychology Today.

Fiecare creier uman este ceva special, un miracol al naturii incredibil de complex, creat prin milioane de ani de evoluție. Astăzi, creierul nostru este adesea numit un computer adevărat. Și această expresie nu este folosită în zadar.

Și astăzi vom încerca să înțelegem de ce oamenii de știință numesc creierul uman calculator biologic, si ce Fapte interesante exista despre el.

De ce creierul este un computer biologic

Oamenii de știință numesc creierul un computer biologic din motive evidente. Creierul, ca procesor principal orice sistem informatic, este responsabil pentru funcționarea tuturor elementelor și nodurilor sistemului. Ca și în cazul memoriei RAM, hard diskului, plăcii video și altor elemente ale PC-ului, creierul uman controlează vederea, respirația, memoria și orice alt proces care are loc în corpul uman. El prelucrează datele primite, ia decizii și realizează toată munca intelectuală.

În ceea ce privește caracteristica „biologică”, prezența acesteia este, de asemenea, destul de evidentă, deoarece, spre deosebire de obișnuit echipamente informatice, creierul uman este de origine biologică. Deci, se dovedește că creierul este un adevărat computer biologic.

Ca majoritatea calculatoare moderne, creierul uman are o cantitate mare funcții și capacități. Și vă oferim câteva dintre cele mai interesante fapte despre ele mai jos:

• Chiar și noaptea, când corpul nostru se odihnește, creierul nu adoarme, ci, dimpotrivă, este într-o stare mai activă decât în ​​timpul zilei;
• Cantitatea exactă de spațiu sau memorie care poate fi stocată în creierul uman este acest moment necunoscut oamenilor de știință. Cu toate acestea, ei sugerează că acest lucru „biologic HDD» capabil să stocheze până la 1000 terabytes de informații;
• Greutatea medie a creierului este de un kilogram și jumătate, iar volumul acestuia crește, ca și în cazul mușchilor, din antrenament. Adevărat, în acest caz, antrenamentul presupune dobândirea de noi cunoștințe, îmbunătățirea memoriei etc.;
• În ciuda faptului că creierul este cel care reacționează la orice daune aduse corpului trimițând semnale de durere părților corespunzătoare ale corpului, el însuși nu simte durere. Când simțim o durere de cap, este doar durere în țesuturile și nervii craniului.

Acum știi de ce creierul este numit computer biologic, ceea ce înseamnă că ai făcut un mic antrenament al creierului tău. Nu te opri aici și învață sistematic ceva nou.

Un organ care coordonează și reglează toate funcțiile vitale ale corpului și controlează comportamentul. Toate gândurile, sentimentele, senzațiile, dorințele și mișcările noastre sunt asociate cu activitatea creierului, iar dacă acesta nu funcționează, persoana intră într-o stare vegetativă: se pierde capacitatea de a efectua orice acțiuni, senzații sau reacții la influențele externe. .

Modelul computerizat al creierului

Universitatea din Manchester a început să construiască primul dintr-un nou tip de computer, al cărui design imită structura creierului uman, relatează BBC. Costul modelului va fi de 1 milion de lire sterline.

Un computer construit pe principii biologice, spune profesorul Steve Furber, ar trebui să demonstreze o stabilitate semnificativă în funcționare. „Creierul nostru continuă să funcționeze în ciuda eșecului constant al neuronilor care formează țesutul nostru nervos”, spune Furber. „Această proprietate este de mare interes pentru designerii care sunt interesați să facă computerele mai fiabile.”

Interfețele creierului

Pentru a ridica un pahar la mai multe picioare folosind doar energia mentală, vrăjitorii trebuiau să se antreneze câteva ore pe zi.
În caz contrar, principiul pârghiei ar putea strânge cu ușurință creierul prin urechi.

Terry Pratchett, „Culoarea magiei”

Evident, gloria supremă a interfeței om-mașină ar trebui să fie capacitatea de a controla o mașină doar cu gândul. Și obținerea datelor direct în creier este deja culmea a ceea ce realitatea virtuală poate realiza. Această idee nu este nouă și a fost prezentată într-o mare varietate de literatură științifico-fantastică de mulți ani. Aici sunt aproape toți cyberpunk-urile cu conexiuni directe la cyberdecks și biosoftware. Și controlul oricărei tehnologii folosind un conector standard pentru creier (de exemplu, Samuel Delany în romanul „Nova”) și o mulțime de alte lucruri interesante. Dar science fiction este bună, dar ce se face în lumea reală?

Se dovedește că dezvoltarea interfețelor creierului (BCI sau BMI - interfață creier-computer și interfață creier-mașină) este în plină desfășurare, deși puțini oameni știu despre asta. Desigur, succesele sunt foarte departe de ceea ce se scrie în romanele științifico-fantastice, dar, cu toate acestea, sunt destul de vizibile. În prezent, lucrările asupra interfețelor creierului și nervoase se desfășoară în principal ca parte a creării diferitelor proteze și dispozitive pentru a ușura viața persoanelor paralizate parțial sau complet. Toate proiectele pot fi împărțite în interfețe pentru intrare (restaurarea sau înlocuirea organelor senzoriale deteriorate) și ieșire (controlul protezelor și altor dispozitive).

În toate cazurile de introducere directă a datelor, este necesar să se efectueze o intervenție chirurgicală pentru a implanta electrozi în creier sau nervi. În caz de ieșire, vă puteți descurca cu senzori externi pentru efectuarea unei electroencefalograme (EEG). Cu toate acestea, EEG este un instrument destul de nesigur, deoarece craniul slăbește foarte mult curenții creierului și pot fi obținute doar informații foarte generalizate. Dacă sunt implantați electrozi, datele pot fi preluate direct din centrii creierului doriti (de exemplu, centrii motori). Dar o astfel de operațiune este o problemă serioasă, așa că deocamdată experimentele sunt efectuate numai pe animale.

De fapt, omenirea are de mult un astfel de computer „unic”. Potrivit co-fondatorului revistei Wired, Kevin Kelly, milioane de computere conectate la internet Celulare, PDA-urile și alte dispozitive digitale pot fi considerate componente ale unui computer unificat. Procesorul ei central sunt toate procesoarele tuturor dispozitivelor conectate, hard disk-ul este hard disk-uriși unități flash din întreaga lume și RAM- memoria totală a tuturor calculatoarelor. În fiecare secundă, acest computer procesează o cantitate de date egală cu toate informațiile conținute în Biblioteca Congresului și sistem de operare este World Wide Web.

În loc de sinapsele celulelor nervoase, folosește hyperlinkuri similare din punct de vedere funcțional. Ambele sunt responsabile pentru crearea de asocieri între noduri. Fiecare unitate de gândire, cum ar fi o idee, crește pe măsură ce se fac din ce în ce mai multe conexiuni cu alte gânduri. Tot online: cantitate mare referințele la o anumită resursă (punctul nodal) înseamnă o semnificație mai mare pentru computer în ansamblu. În plus, numărul de hyperlinkuri în World wide web foarte aproape de numărul de sinapse din creierul uman. Kelly estimează că până în 2040, computerul planetar va avea o putere de calcul proporțională cu puterea creierului colectiv a tuturor celor 7 miliarde de oameni care vor locui pe Pământ până în acel moment.

Dar cum rămâne cu creierul uman însuși? Un mecanism biologic demult depășit. Materia noastră cenușie rulează la viteza primului procesor Pentium, din 1993. Cu alte cuvinte, creierul nostru funcționează la o frecvență de 70 MHz. În plus, creierul nostru funcționează pe un principiu analog, deci cum rămâne cu comparația metoda digitala prelucrarea datelor este exclusă. Aceasta este principala diferență dintre sinapse și hiperlinkuri: sinapsele, reacționând la mediul lor și la informațiile primite, schimbă cu pricepere organismul, care nu are niciodată două stări identice. Hyperlinkul, pe de altă parte, este întotdeauna același, altfel încep problemele.

Cu toate acestea, trebuie să admitem că creierul nostru este semnificativ mai eficient decât orice sistem artificial creat de oameni. Într-un mod complet misterios, toate abilitățile de calcul gigantice ale creierului sunt localizate în craniul nostru, cântăresc puțin peste un kilogram și, în același timp, necesită doar 20 de wați de energie pentru a funcționa. Comparați aceste cifre cu cei 377 de miliarde de wați care, conform calculelor aproximative, sunt consumați în prezent de un singur computer. Aceasta, apropo, reprezintă până la 5% din producția globală de electricitate.

Simplul fapt al unui astfel de consum monstruos de energie nu va permite niciodată La un singur computer nici măcar aproape de a se potrivi cu eficiența creierului uman. Chiar și în 2040, când putere de calcul computerele vor deveni vertiginoase, consumul lor de energie va crește invariabil.