20.9.2019 | Svátek má Oleg


VĚDA: Mozek připojený k internetu

14.6.2019

Internet zpřístupňuje obrovské množství dat, informací i služeb. Stačí se připojit přes počítač či mobilní telefon. Vědci představili vizi, ve které už člověk nebude potřebovat k připojení na internet nic víc než mozek prošpikovaný roboty nanometrových rozměrů.

V celém známém vesmíru jsme zatím nenarazili na organizovanější hmotu, než je mozek v našich hlavách. Necelé kilo a půl tkáně tvořené 85 miliardami neuronů a zhruba stejným množstvím podpůrných gliových buněk vytváří síť propojenou na 200 bilionech spojů (synapsí). Mozek pracuje na plné obrátky, ať spíme, či bdíme. O jeho píli svědčí výmluvně fakt, že ačkoli představuje pouhou padesátinu hmotnosti lidského těla, připadá na něj plná pětina naší celkové spotřeby kyslíku. Za jedinou sekundu zvládne až deset tisíc bilionů operací.

Čas od času to v tomto složitém orgánu povážlivě zaskřípe. Člověk pak trpí schizofrenií, epilepsií, autismem, Alzheimerovou chorobou a řadou dalších onemocnění a duševních poruch. Náprava bývá obtížná a nejednou na ni současná medicína nestačí. Vědci se proto už desetiletí zabývají myšlenkou na roty mikroskopických „opravářů“, kteří by pronikli do nitra mozku a znovu tam nastolili pořádek. Řada vědců však spatřuje v těchto robotech nanometrových rozměrů nástroje i k vylepšení zdravého lidského mozku.

„Nanoboti spojí naši mozkovou kůru se syntetickou mozkovou kůrou sítě počítačů. Naše myšlení bude hybridem mezi myšlením biologickým a nebiologickým,“ tvrdí například známý americký vizionář Ray Kurzweil.

Početný mezinárodní tým expertů z oboru neurologie, informatiky a nanotechnologií vedený Nunem Martinsem z Kalifornské univerzity v Berkeley nyní představil na stránkách vědeckého časopisu Frontiers in Neuroscience vizi přímého propojení lidského mozku s internetem.

Partnerství s počítačem

S fantaskní myšlenkou přišel jako jeden z prvních belgický informatik Jacques Vidal už v roce 1973. Dnes je Vidalova vize realitou. Počítače zpracovávají informace získané z mozku prostřednictvím elektrod voperovaných přímo do mozkové tkáně nebo z elektrod připevněných ke kůži na hlavě. V rámci projektů, jako je americký BrainGate, tak ovládají kompletně ochrnutí lidé myšlenkami počítač a přes něj i další zařízení, jako je robotická ruka. Podobně zprostředkoval počítač komunikaci s mozkem pacientky „uzamčené“ ve zcela bezvládném těle v důsledku amyotrofické laterální sklerózy.

Před pěti lety propojili vědci prostřednictvím počítačů mozky dvou dobrovolníků, z nichž jeden seděl v Indii a druhý ve Francii. Informace o aktivitě mozku jednoho dobrovolníka, snímané elektrodami připnutými k hlavě, byly převedeny do signálu, který putoval internetem k příjemci. Tomu pak elektromagnety přiložené k hlavě nabudily zrakové centrum tak, že na periferii zorného pole viděl slabé záblesky. Dobrovolníci si tak mohli vyměňovat jednoduché informace typu „ano“ či „ne“. Nedávno se podařilo propojit přes počítače do „sítě“ mozky tří dobrovolníků, kteří si pak „myšlenkami“ předávali „nápovědu“ pro řešení úloh jednoduché počítačové hry.

Napojení na neurony

Nuno Martins a jeho spolupracovníci by rádi posunuli interakci lidského mozku s počítači na kvalitativně novou úroveň. Chtějí proměnit mozek v zařízení schopné přímého napojení na internet. Mozek by se tím rozšířil o databáze, výpočetní kapacitu vysoce výkonných počítačů či software uložený na nejrůznějších serverech. Vědci toho chtějí dosáhnout tím, že zavedou do mozku nanoroboty. V zásadě by pro tyto účely sloužily čtyři základní typy. Jeden by fungoval jako mikroskopická vysílačka a zprostředkovával by obousměrnou výměnu informací mezi mozkem a internetovou sítí. Další tři typy nanorobotů by fungovaly jako „snímače“ a „modulátory“ mozku.

Takzvaní endoneuroboti by pronikali do nitra neuronů. Buňce by neublížili, protože by byli řádově tisíckrát menší než neuron. Dokázali by monitorovat aktivitu svého neuronového hostitele a po obdržení signálu z „nanovysílačky“ by mohli neuron nabudit nebo utlumit. Glioboti by zase podobným způsobem obsadili gliové buňky. Ty byly dlouho považovány za pasivní „lepidlo“, jež drží pohromadě neurony, chrání je a vytváří jim optimální prostředí. Dnes je zřejmé, že se gliové buňky významně zapojují do nervové činnosti. Proto je důležité, aby i ony dávaly prostřednictvím nanorobotů vědět o svých aktivitách a reagovaly na uměle dodané podněty.

Synaptoboti by kontrolovali synapse mezi neurony. Kromě monitoringu by dokázali spojení na synapsi utlumit nebo naopak posílit. Stav synapsí stojí v pozadí ukládání informací do paměti. Pokud proběhne vzruch přes synapse mezi několika vzájemně propojenými neurony, zůstává tato dráha „prošlápnutá“ a podruhé po ní už vzruch putuje mnohem snáze. Díky tomu pak rozeznáme v davu obličej známého člověka, vybavíme si telefonní číslo kamaráda nebo vzpomínáme na zážitky z dovolené.

Za ideální způsob, jak jednou dostat nanoroboty do všech neuronů, gliových buněk a synapsí, považují vědci jejich zavedení do krevního řečiště mozku. To je tvořeno řádově stovkou miliard krevních kapilár o celkové délce kolem 650 kilometrů a s plochou vnitřních stěn kolem dvaceti metrů čtverečních. Jednotlivé kapiláry jsou od sebe v mozku vzdáleny v průměru méně než pět setin milimetru a nanoroboti by po průniku stěnou kapiláry mezi buňky mozku neměli před sebou víc než dva nebo tři neurony.

Od výuky k iluzím i sdílení životů

Nuno Martins a jeho kolegové předestírají ve své studii uplatnění mozku přímo napojeného na internet. Jsou přesvědčeni, že to výrazně zefektivní vzdělávání, a lidé si tak snáz udrží krok s přívalem nových informací. Až do roku 1900 potřebovalo lidstvo ke zdvojnásobení objemu svých znalostí celé století. Po roce 1950 už zvládalo zdvojnásobit své znalosti za 25 let. Po roce 2006 se zdvojnásobuje objem našich znalostí každých třináct měsíců a v relativně nepříliš vzdálené době by mohlo docházet ke zdvojnásobení lidských znalostí každých dvanáct hodin.

Mozkoví nanoroboti by nám v paměti průběžně aktualizovali potřebné informace. Do mozku bude možné dopravit i předem připravené „balíčky“ informací a instrukcí, které zajistí, že člověk zvládne cizí jazyk, deskriptivní geometrii nebo hru na piano a že si třeba oční chirurg bleskově osvojí nový operační postup.

Nanoroboti budou s to kompenzovat vrozené nedokonalosti přirozeného chodu mozku. Tudy zřejmě povede cesta ke zvýšení lidské inteligence.

Ovlivnění práce mozku prostřednictvím nanorobotů nám dopřeje dokonalejší iluze. Do starého železa půjdou dnešní videokonference, protože vzájemné propojení mozků přes internet navodí u všech účastníků jednání dojem, že sedí jeden druhému tváří v tvář. Na novou úroveň se posune i vytváření virtuální reality, čehož využije zábavní průmysl. Počítačové hry, filmy nebo romány už se nebudou odehrávat na monitoru, na filmovém plátně nebo displeji elektronické čtečky, ale přímo v hlavě hráčů, diváků nebo čtenářů. Prožijeme tak třeba všechny fyzické útrapy výstupu na velehorský štít včetně mrazu a vichru, aniž bychom přitom pohnuli prstem a vytáhli paty z tepla domova.

Mozek propojený přímo s internetem otevře možnost nejen k vytváření přesvědčivého virtuálního světa, ale také pro „stínování“ prožitků reálných lidí. Člověk se bude moci napojit na mozek lidí, kteří mu k tomu dají svolení, a prostřednictvím jejich smyslů vnímat to, co prožívají. Fanoušek by tak mohl sledovat finále Champions League očima vybrané fotbalové hvězdy. Manžel by mohl prožít s manželkou porod jejich dítěte.

Etické otazníky

Podle Martinse a jeho kolegů by nás mohli nanoroboti v mozku ochránit před riziky spojenými s prudkým rozvojem umělé inteligence. Ta vzbuzuje obavy mnoha expertů. Umělou inteligenci vnímal jako hrozbu pro lidstvo například Stephen Hawking. „Může být tím nejhorším počinem v historii naší civilizace,“ řekl o umělé inteligenci slavný britský fyzik. „Nese s sebou hrozbu mocné autonomní zbraně nebo nového nástroje pro útisk všech. Může rozvrátit naši ekonomiku.“

Nuno Martins je přesvědčen, že si nad umělou inteligencí udržíme nadvládu právě díky tomu, že naše mozky budou přímo napojené na internet. Budeme tak mít pod kontrolou, co se v tomto prostředí odehrává a zda tam proti nám nějaká „vzbouřená“ umělá inteligence nezosnovala spiknutí.

Realizace vizí lidského mozku přímo napojeného na internet nebude podle Martinse a spol. po technické stránce aktuální ještě několik desetiletí. Zdá se, že tak máme dost času na hledání odpovědí na dlouhou řadu etických otázek, které s tím budou spojené. Jejich řešení bychom však neměli příliš odkládat. Věda někdy postupuje dechberoucím tempem a lidstvo by se rozhodně nemělo nechat vývojem událostí zaskočit.

Autor je biolog, profesor České zemědělské univerzity, působí ve Výzkumném ústavu živočišné výroby v Praze-Uhříněvsi

LN, 8.6.2019








 Neviditelný pes
Toto je DENÍK: do sítě jde obvykle nejpozději do 8.00 hod. aktuálního dne. Pokud zaspím, opiji se, zešílím nebo se zastřelím, patřičně na to upozorním - neboť jen v takovém případě vyjde Pes jindy, eventuálně nikdy.
Šéfredaktor Ondřej Neff (nickname Aston), příspěvky laskavě posílejte na adresu redakce Jiřímu Wagnerovi, redaktorovi NP (nickname JAG). Rubriku Zvířetník vede Lika.