Tag Archives: dirbtinis intelektas

Interviu su neuromokslininku Giedriumi Tomu Buraču

Tarp Vilniaus ir San Diego gyvena Salk instituto neurobiologijos mokslų daktaras Giedrius Tomas Buračas. Kaune gimęs mokslininkas JAV sprendžia neuroinžinerines problemas ir dalinasi savo pasaulinio lygio atradimais su Lietuvos skaitytojais.

Karjerą pradėjote nuo biofizikos. Neuromokslas – tik atsitiktinumas ar aistra?

Į Vilniaus Universiteto Biofizikos programą stojau būtent dėl neuromokslų. Gamtos fakultete tuomet docentai Dobilas Kirvelis ir Vygandas Vanagas vedė pasaulinio lygio programą Neurokibernetikos ir Psichofizikos laboratorijoje, kurioje dirbau nuo pirmo kurso. Ten buvo atliekami tuometiniu požiūriu modernūs regėjimo elektrofiziologijos eksperimentai su katėmis, psichofizikiniai eksperimentai su žmogaus rega ir kuriamos robotinio regėjimo sistemos – tiek elektronika, tiek ir kompiuterinės programos. Visos šios tyrimų sritys patenka į modernių neuromokslų apibrėžimą. Kai pakilus geležinei uždangai ištrūkau į Vakarus, paaiškėjo, kad šios VU laboratorijos darbai yra neblogai žinomi, pavyzdžiui, Kopenhagos Niels Bohr institute ir Oxford universitete Didžiojoje Britanijoje.

Nors VU daugiausiai užsiėmiau teorija, įstojęs į doktorantūros studijas Kalifornijos Universitete San Diego mieste pradėjau nuo eksperimentų, nes buvau nusprendęs, kad tai yra geriausias būdas gerai susipažinti su smegenų veiklos principais. Tačiau be eksperimentavimo užsiėmiau ir mano eksperimentų rezultatais paremtų teorijų kūrimu.

Mano didžiausias tikslas – suprasti neurobiologinius žmogiškosios sąmonės mechanizmus. Ši aistra gimė bendraujant su Francis Crick, kuris, gavęs Nobelio premiją už DNR struktūros išaiškinimą, savo interesus buvo nukreipęs neuromokslų linkme. Su juo teko ištisą dešimtmetį dirbti ir gan glaudžiai bendrauti Salk Institute. Nors Salk institutas yra mažai kam girdėtas, tačiau tai etaloninis mokslo šventyklos pavyzdys.

Pavyzdžiui, žmogaus ir kitų gyvūnų regos sistema apdoroja regimąją informaciją, atpažįsta aplinkos objektus, scenas, padeda valdyti objektus. Tai sudėtingi uždaviniai, kurių dirbtinės sistemos (robotai, autonominės mašinos ir t.t.) nepajėgia atlikti taip sėkmingai kaip žmonės ar netgi musės. Todėl inžinieriai nuo seno įkvėpimo semiasi iš gamtos; pirmasis teorinis kompiuterio modelis (Tiuringo mašina) buvo sukurtas remiantis tuo, kaip žmonės daro sprendimus. Pastaruoju metu vis labiau vystosi neuroinžinierija – dirbtinių, praktines problemas sprendžiančių, sistemų kūrimas, kuris remiasi neuromokslų atradimais. Aš šiuo metu turiu galimybę užsiimti vien teorija bei neuroinžinerija – kuriu algoritmus sudėtingos informacijos signalus apdorojančioms sistemoms.

Pagal 2011-ųjų straipsnius referuojamuose mokslo žurnaluose, panašu, jog savo laboratorijoje tyrinėjate regos centrus naudojant magnetinį rezonansą. Kokie klausimai dar yra neatsakyti šioje srityje?

Žmogaus ir kitų primatų regos sistema kol kas yra suprasta tik dalinai. Ji yra padalinta į regimosios informacijos apdorojimo etapus, ir kiekviename šių yra keletas modulių, kurių kiekvienas specializuojasi ties vienu regimosios informacijos aspektu (spalva, objekto judėjimo kryptimi ir greičiu, objekto forma ir t.t.). Smegenys pasirenka, kuriuos požymius pavaizduoti detaliau (vadinamus statistiškai dominuojančius požymius), o kuriuos – grubiau, remdamosi į akis srūvančių vaizdų statistikos pagrindu. Praeitame šimtmetyje buvo surinkta labai daug informacijos apie tai, kaip tie moduliai skaido regimąją informaciją į dalis (t.y. kelis skirtingus požymius), bet nežinome, kaip tos sudedamos dalys yra vėl susintetinamos į vientisą regimąją patirtį. Pavyzdžiui, mes juk nepatiriame atskirai objekto spalvos, judėjimo ir formos. Viską patiriame vienu metu kaip kažkokios spalvos ir formos objektą, judantį kuria nors kryptimi (arba stovintį). Buvo atrasta apie trisdešimt regos sričių smegenų žievėje, kurios atlieka įvairių vaizdo savybių analizę, tačiau smegenų mechanizmai, kurie „sulipdo“ tuos įvairius požymius, reprezentuojamus skirtinguose smegenų lygiuose ir moduliuose, yra iki šiol menkai suprasti. Vis gausėja duomenų, kad sintezė bent dalinai yra atliekama per sinchronizuotus neuronų virpesius. Šią hipotezę dar prieš 20 metų iškėlė Singer bei Gray, su kuriuo irgi teko dirbti Salk institute. Deja, kol kas eksperimentiniai duomenys yra gan prieštaringi ir nėra galutinai aišku, kokį vaidmenį virpesiai atlieka vizualios informacijos sintezėje.

Naudojant fMRI galima tirti didelių neuronų ansamblių veiklą. Mano interesų centre – kaip regimosios informacijos apdorojimas priklauso nuo aktyvaus dėmesio kreipimo į regimuosius objektus. Esu atradęs gan netikėtą dėmesio mechanizmą: pasirodo, kad regos sistemos neuronai gali padidinti savo jautrumą įvairiems objekto, kuriuo domimasi, požymiams. Pavyzdžiui, kai mes ieškome knygos raudonu viršeliu, visi raudoną spalvą atvaizduojantys neuronai pasidaro jautresni dėl požymiams specifiško dėmesio mechanizmo aktyvavimo, taip palengvindami ieškomos knygos pastebėjimą. Tokie dėmesio mechanizmai bent iš dalies yra atsakingi už minėtąją regimosios sistemos analizės rezultatų sintezę.

Daugiau informacijos:

http://www.pnas.org/content/106/39/16853.full.pdf+html?sid=eb0c0e1b-5d28-4cba-85bd-7a84de60d258

http://www.klab.caltech.edu/~saenz/pdf/saenz_NN02.pdf

http://www.klab.caltech.edu/~saenz/pdf/Saenz_VR03.pdf

Dalyvaujate Pasaulio Lietuvių veikloje, populiarinate mokslą Lietuvoje. Ar ateities planuose yra Lietuva?

Lietuva visada buvo, yra ir bus mano planuose. Reguliariai įvairiomis progomis skaitau paskaitas Lietuvoje. Dar 2000 metais kartu su profesoriumi O. Rukšėnu suorganizavau Aukštųjų Studijų Institutą Nidoje, į kurį dėstyti atvažiavo profesoriai iš geriausių pasaulio universitetų. Mokslo daktarai, kurie dalyvavo šiame renginyje vėliau pateko į tokias prestižines mokyklas kaip Caltech, MIT ir t.t. Nemažai tautiečių jo metu užmezgė tarptautinius ryšius, išvažiavo stažuotėms į užsienius. Tikiuosi, kad man dar pasitaikys progų suorganizuoti panašių renginių Lietuvoje.

Kognityvinė stimuliacija: nutropikai

Neuromokslas, tiriantis kaip veikia protas, yra laikomas nauja ir perspektyvia ateities technologijų ir kasdienio gyvenimo vystymosi sritimi. Pats pagrindinis neuromokslo principas sako, jog žmogaus protas yra suvokiamas kaip mašina – kompiuteris. Tačiau pasaulyje nėra tokio kompiuterio, kuris galėtų sumodeliuoti žmogaus nervų sistemą įskaitant smegenis, todėl artimiausiais dešimtmečiais dar nebus galima sukurti kažko panašaus į robotą-berniuką, matytą Spielberg‘o filme „Dirbtinis intelektas“.

[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=sqS83f-NUww[/youtube]

Paprasčiausiai nėra reikiamų technologinių galimybių. Deja panašu, kad žmonių svajonė apie pasaulį, kur jų darbus nudirba robotai, neišsipildys artimiausioje ateityje. Priešingai, panašu, jog žmonės patys taps robotais.

Greitas gyvenimo tempas, aukšti tikslai ir net aukštesni reikalavimai kitiems ir patiems sau verčia mus jaustis nepakankamai gerais, net jeigu stengiamės iš visų jėgų. Tam, kad pasiektumėme tam tikrus tikslus, turime padaryti daugiau, nei „iš visų jėgų“ – turime viršyti 100%. Visagalio mokslo ir farmacijos laikais, „Ar tai įmanoma?“ nebėra priimtinas klausimas. „Kaip tai padaryti?“ – daug tinkamesnis. Ir visuomenė jau ieško į jį atsakymo. Puikus pavyzdyst

Kaip darbe ar studijose pasirodyti geriau, negu iš tiesų gali? Šis klausimas turi atsakymą, kurio populiarumas, ypač tarp mokinių ir studentų, deja, vis auga: nutropikai; tai stimuliantai sustiprinantys kognityvinę žmogaus smegenų veiklą. Šis farmacijos produktas savo veikimu primena kokainą: jis padidina galimybę susikoncentruoti, įsiminti informaciją, atsipalaiduoti ir net geriau miegoti. Iš tikrųjų, nutropikai panašūs į kokainą ir dėl platinimo būdo, nes šie kognityviniai stimuliantai yra skiriami tik žmonėms, sergantiems psichikos ligomis (aktyvumo ir dėmesio sutrikimu, Parkinsono liga ir pan.), todėl sveikiems žmonėms jų įsigyti nelegalu. Šalutinis poveikis dar nėra ištirtas, neaišku, kaip nutropikai paveikia žmogaus fizinę ir psichinę sveikatą naudojant ilgą laiką, o turint omenyje, kad paauglių nervų sistema dar tik vystosi, kognityvinių stimuliatorių „tikslinei rinkai“ itin pavojinga yra vartoti tokio tipo medžiagas. Bet trokštamas efektas, kuris priešingai nei kokainas, nesusijęs su „vežančiu“ svaiguliu, ir yra priežastis, kodėl sveiki žmonės vartoja šiuos vaistus. Iš esmės, jie padeda ištverti bemieges studijų naktis ir gauti geresnius akademinius rezultatus. Štai čia problema ir prasideda.

Be galimų sveikatos problemų, kognityviniai stimuliantai visų pirma yra etinė dilema. Kai JAV ir Didžiojoje Britanijoje vis daugiau besimokančiųjų vartoja nutropikus, mokymosi rezultatuose atsiranda atotrūkis tarp juos vartojančiųjų ir ne. Tie, kurie nevartoja, gauna žemesnius pažymius net jeigu ir mokosi daugiau nei stimuliantus vartojantieji jų kolegos. Nei mokslo įstaigų administracijos, nei valdžios organai nerodo susidomėjimo: nutropikų jie neuždraudžia, taip tik paskatindami jų vartoti daugiau. Tačiau šie vaistai/narkotikai nėra prieinami visiems. Vieno studento mama Jungtinėje Karalystėje parašė laišką į koledžo administraciją klausdama, ar jos vaiko pažymiai nenukentės, nes jie negali įpirkti kognityvinių stimuliantų.

Mano asmeninė nuomonė:

Ši problema plinta ir artimoje ateityje mes galime būti priversti priimti sprendimą dėl nutropikų vartojimo patys (jeigu kompetentingi žmonės, dirbantys visuomenės sveikatos ar mokslo srityje, to nepadarys už mus). Galimas daiktas, susidursime su etine dilema: vartoti, ir būti geresniais, nei iš tiesų galime, ar nevartoti ir būti sąžiningais. Argi kognityvinių stimuliantų vartojimas nėra tas pats kaip dopingas sporte?

Aš manau, jog nutropikai tiesiog dar viena aukštųjų technologijų žmonijai teikiama nauda, tokia kaip vaistai nuo vėžio ar internetas – nors ankščiau buvo prieinamas tik keletui, dabar be jo nebeįsivaizduojame savo kasdieninio gyvenimo. Panašiai ir išvystyti kognityviniai stimuliantai gali tapti kasdienybe, tokia kaip kava ar vitaminai, kurie vienaip ar kitaip padeda mums pasirodyti geriau.

(Svarbiausias klausimas lieka: ar tikrai būtina vartoti vaistus/narkotikus, kad pasiektumėme kažkokį aukštą (ar net neapgalvotai per aukštą) tikslą? Ir kas mus verčia jo siekti? Ar tikrai taip turime gyventi, ar tai tėra dar vienas visuomenės primestas reikalavimas?)

Jeigu vaistai suteikia mums šansą pasirodyti geriau nei galime, padidina studijų ir kartu mokslo galimybes, tai mes tikrai po truputį pildome žmonijos svajonę sukurti dirbtinį intelektą, kad dirbtų už mus. Bet ar mums dar reikės robotų, kai patys galėsime padaryti tiek pat ir taip pat gerai kaip robotai? O gal patys tapsime robotais?

Žiūrėti: http://www.nature.com/nature/journal/v456/n7223/full/456702a.html

Dovilė M.

Kas yra neuromokslas?

Neuromokslas – tai terminas, kurio, pavyzdžiui, 2001 metų “Tarptautinių žodžių žodynas” neaiškina. Pagal užsienio šaltinius, tai

mokslas, tiriantis nervų sistemą (NS).

Iš tiesų tai yra tarpdisciplininė mokslo šaka, jungianti biologiją, chemiją (reakcijos vykstančios NS), mediciną (NS ligų gydimas), informatiką (dirbtinio intelekto kūrimas), filosofija (žmogaus kognicijos aiškinimas) ir daugelį kitų sričių.

Galima sakyti, kad pagrindinis neuromokslo uždavinys – paaiškinti žmogaus elgseną, mintis, suvokimą ir sąmonę remiantis duomenimis, gautais iš nervų sistemos tyrimų. Tai yra neabejotinai svarbu, nes žinant biologinius procesus, slypinčius už to, kas žmogų daro žmogumi – sąmonės – atsivers keliai į tolimesnę žmonijos pažangą. Ir omenyje turima ne tik medicina…

Neuromokslo pasiekimai pritaikomi įvairiausiose ir net netikėtose srityse: karo reikmėms, kuriant robotus ar reklamas, o šiuolaikinis neuromokslas bando paaiškinti tokius fundamentalius žmonijos klausimus kaip kas yra sąmonė, laisva valia ar emocijos. Todėl nenuostabu, kad neuromokslas priskiriamas ir filosofijai: taip sprendžiami moraliniai klausimai remiantis moksliniais metodais.

Pastaruoju metu kyla įvarių diskusijų apie neuromokslo ir farmacijos bendrus pasiekimus. Taip švelniai galima pavadinti narkotikus ir psichotropinius vaistus; nors be jų vakarų medicina, tokia, kokią mes ją žinome, sunkiai įsivaizduojama, negalima nuneigti fakto, kad neuromoksle ypač gausu kontroversijų.

Tačiau juk būtent tai žmogų labiausiai domina. Galimybė pažvelgti į savo esmę – mintį – vilioja, tačiau tuo pačiu ir baugina, nes, regis, peržengiame savo naturalių galimybių ribas. O tai ir yra neuromokslo esmė.

Dovilė M.