Мозг человека часто называют самой сложной структурой из известных и теперь, с появлением новой самой подробной трехмерной модели фрагмента коры головного мозга человека, опубликованной командой Google AI, у нас появилась еще одна возможность чуть глубже проникнуть в устройство этого невероятного шедевра биологической эволюции и заодно немного поспекулировать на тему вопроса из заголовка.
Первого июня подразделение поисковика, занимающееся разработками в области искусственного интеллекта, опубликовало в своем блоге релиз самой подробной на данный момент трехмерной структуры одного кубического миллиметра коры головного мозга человека, содержащего около 50 000 нейронов и 130 миллионов нервных соединений — синапсов.
Сначала исследователи из Гарварда нарезали один кубический миллиметр ткани мозга на 5300 слоев толщиной всего 30 нанометров и получили изображение каждого слоя с помощью супер-скоростного сканирующего электронного микроскопа MultiSEM 505/506 с разрешением в 4 нанометра или одной 250-тысячной доли миллиметра, всего получилось 255 миллионов изображений или примерно по 48 тысяч на один слой. Ниже показана сшивка изображения одного слоя, объем данных которого около 300 гигабайт.
На видео ниже склейка и сегментация получившихся изображений.
Затем команда Google AI создала из всего этого добра огромную трехмерную модель, объемом 1400 терабайта (1,4 петабайта), для чего потребовалась работа уже искусственных нейросетей, использующих для вычислений тысячи тензорных процессоров Cloud TPU.
Полученная модель содержит разметку не только разных типов нейронов и вспомогательных структур таких, как микроглия и кровеносные сосуды, но также 130 миллионов аксонов и дендритов каждого нейрона и ко всему прочему находится в открытом доступе (https://h01-dot-neuroglancer-demo.appspot.com/#!gs://h01-release/assets/library_state.json) так, что теперь любой желающий может насладиться путешествием в один кубический миллиметр этого завораживающего микрокосма. Хотя слово космос, на мой взгляд, тут не очень подходит, ведь по сравнению с многообразием и сложностью структур коры головного мозга, космос — это как пустыня по сравнению с джунглями.
И в завершение небольшая арифметическая спекуляция на тему оцифровки сознания. Допустим, что для оцифровки сознания будет требоваться создание подобной 3д карты всех клеток мозга человека и связей между ними.
Посчитаем, очень грубо, необходимый объем памяти для его оцифровки. Дано: модель одного кубического миллиметра занимает 1,4 петабайта, средний объем головного мозга человека около 1260 кубических сантиметров, округлим в меньшую сторону до 1000, что равно миллиону кубических миллиметров. Тогда полная модель мозга будет занимать 1 400 000 = 1,4*10^6 петабайт.
Для хранения этой информации потребуется 1,4*10^6*500 = 750 миллионов жёстких дисков объемом 2 терабайта. Один такой жёсткий диск в форм-факторе 3,5 дюйма по физическому объему занимает примерно 380 кубических сантиметров. Получим, что объем массива жёстких дисков, требующийся для записи модели всего мозга будет занимать примерно равен 1,4*500*380 = 266 000 кубических метров пространства.
Для представления сколько это места, вспомните Ever Given — то огромное судно, заблокировавшее Суэцкий канал, оно вмещает около 20 тысяч контейнеров, каждый объемом около 70 кубометров что составляет 1 400 000 кубических метров. И если забить этот контейнеровоз жесткими дисками, без учета упаковок, то этого количества хватило бы на 5 таких наборов данных.
Tiendil
Всем спекуляциям спекуляция :-D
Это всё-таки оцифровка структуры мозга, а не сознания — разные вещи. Всё равно как оцифровывать книгу в 3D модель с разрешением до волокон бумаги — к содержимому книги результат будет иметь довольно далёкое отношение.
Nikitius_Ivanov Автор
Мы, конечно, пока не знаем какая информация нужна для создания копии сознания (если это вообще возможно), но из того что известно, мозг каким-то образом играет тут ключевую роль, а коннектом — лучшая на данный момент модель позволяющая описать структуру мозга.
Goupil
Тут есть проблема. Работа мозга это не только конектом, это еще и распределение допустим йонных каналов в мембранах нервных клеток, важное для контроля возбудимости конкретной нервной клетки. Это взаимоотношение и строение астроцитов, не менее многочисленных чем нейроны (и тоже сложной формы), и имеющих свою систему элетрического сигналинга. Это протеом, метаболом, в общем-ом самих нейронов, формирующий реакцию нейронов в долговременной перспективе. Микроскопом это не увидишь.
Я лично считаю что чтобы полностью и полноценно скопировать мозг надо знать расположение отдельных атомов. Технологий для этого нет.
dreesh
На морских зайцах (ядовитые слизни) проводили эксперимент - обучали слизня что, за вспышкой света последует удар током, а потом "пересаживали" из нейронов РНК другим слизням. Реципиенты начинали реагировать на вспышки света так, будто за ними последует удар током, хотя они не сталкивались с подобным.
Похоже нейроны записывают воспоминания в РНК.
vics001
На червяках проводили эксперимент еще в начале 20-века, когда "обученных" червей скормили "необученным" и память передалась. Правда это всего лишь рефлекторная память, еще не факт, что воспоминания так передаются.
kraidiky
Полагаю, что цель мероприятия только для журналистов в том, чтобы копировать сознание. А для серьёзных людей интересны новые биоинспайред архитектуры нейросетей и подсказки как сделать чтобы сигнальные нейросети наконекц заработали, а то мы пока чёта не понимаем лежащую в их основах математику.
alevadkal
В целом сознание это очень небольшая частичка функционала мозга и совсем не она определяет поведение. Сознание это же скорее просто арбитр увязывающий внутренне состояние с внешними факторами.
В целом придерживаюсь того мнения, что сохранение личности человека в рамках изучение структур мозга принципиально невозможно, а вот возможность, разобравшись во всём этом нагромождении эволюционных костылей, создать что-то более совершенное уже более интересна.
Продвижение возможности сохранения сознания тут больше способ пощекотать надежды не сведущих в том насколько большое количество костылей нагромоздила эволюция пока создавала из простейшей протобактерии человека и его мозг.
HerrJohan
Тем не менее с точки зрения «сохранить для полного восстановления» — это как раз то. Даже в вашем примере с книгой — ее потом можно будет прочесть.