Это было главной темой научной фантастики в течение многих лет, но получим ли мы когда-нибудь возможность сделать это по-настоящему, и если да, то когда?

Мы часто представляем себе, что человеческое сознание - это просто ввод и вывод электрических сигналов в сети вычислительных блоков, что сравнимо с компьютером. Реальность, однако, гораздо сложнее. Для начала, мы не знаем, сколько информации может вместить человеческий мозг.

Два года назад команда из Института Аллена по изучению мозга в Сиэтле (США) нанесла на карту трехмерную структуру всех нейронов (клеток мозга), расположенных в одном кубическом миллиметре мозга мыши, что считается выдающимся событием.

В этом мизерном кубике мозговой ткани, размером с песчинку, исследователи насчитали более 100 000 нейронов и более миллиарда связей между ними. Им удалось записать соответствующую информацию на компьютер, включая форму и конфигурацию каждого нейрона и соединения, что потребовало двух петабайт, или двух миллионов гигабайт памяти. И для этого их автоматизированные микроскопы должны были собрать 100 миллионов изображений 25 000 срезов миниатюрного образца непрерывно в течение нескольких месяцев.

Если это то, что требуется для хранения полной физической информации о нейронах и их связях в одном кубическом миллиметре мозга мыши, вы можете представить, что сбор этой информации из человеческого мозга не будет легкой прогулкой в парке.

Однако извлечение и хранение данных - не единственная проблема. Для того чтобы компьютер напоминал режим работы мозга, он должен получить доступ к любой и всей сохраненной информации за очень короткий промежуток времени: информация должна храниться в памяти с произвольным доступом (RAM), а не на традиционных жестких дисках. 

Но если бы мы попытались сохранить объем данных, собранных исследователями, в оперативной памяти компьютера, он занял бы в 12,5 раз больше емкости самого большого компьютера с одной памятью (компьютер, построенный на памяти, а не на обработке данных) из когда-либо созданных.

Человеческий мозг содержит около 100 миллиардов нейронов (столько же звезд, сколько можно насчитать в Млечном пути) - в миллион раз больше, чем в кубическом миллиметре мозга мыши. А предполагаемое количество связей составляет ошеломляющее число десять в степени 15. То есть десять и 15 нулей - число, сравнимое с отдельными песчинками, содержащимися в двухметровом слое песка на пляже длиной в 1 км.

Вопрос объема хранилища

Если мы даже не знаем, сколько информации может хранить человеческий мозг, то можно представить, как трудно будет перенести ее в компьютер. Сначала нужно будет перевести информацию в код, который компьютер сможет прочитать и использовать после того, как она будет сохранена. Любая ошибка при этом может оказаться фатальной.

Простое правило хранения информации заключается в том, что перед началом работы необходимо убедиться, что у вас достаточно места для хранения всей информации, которую вам нужно перенести. В противном случае вам придется точно знать порядок важности информации, которую вы храните, и то, как она организована, а это далеко не так в случае с данными мозга.

Если вы не будете знать, сколько информации вам нужно сохранить, то место может закончиться до завершения передачи, что может означать, что информационная строка может быть повреждена или не может быть использована компьютером. Кроме того, все данные придется хранить как минимум в двух (если не в трех) копиях, чтобы предотвратить катастрофические последствия возможной потери данных.

Это только одна проблема. Если вы были внимательны, когда я описывал выдающееся достижение исследователей, которым удалось полностью сохранить трехмерную структуру сети нейронов в крошечном кусочке мозга мыши, то вы знаете, что это было сделано на основе 25 000 (чрезвычайно тонких) срезов ткани.

Такую же методику пришлось бы применить и к вашему мозгу, поскольку из сканов мозга можно извлечь только очень грубую информацию. Информация в мозге хранится в каждой детали его физической структуры связей между нейронами: их размер и форма, а также количество и расположение связей между ними. Но согласились бы вы, чтобы ваш мозг был нарезан таким образом?

Даже если вы согласитесь, чтобы мы нарезали ваш мозг на очень тонкие ломтики, крайне маловероятно, что весь объем вашего мозга можно будет нарезать с достаточной точностью и правильно "собрать". Мозг человека имеет объем около 1,26 миллиона кубических миллиметров.

Если я еще не отговорил вас от этой процедуры, подумайте о том, что произойдет, если принять во внимание время.

Вопрос времени

После смерти наш мозг быстро претерпевает серьезные изменения, как химические, так и структурные. Когда нейроны умирают, они вскоре теряют способность к коммуникации, а их структурные и функциональные свойства быстро изменяются - это означает, что они больше не проявляют тех свойств, которые они демонстрируют, когда мы живы. Но еще более проблематичным является тот факт, что наш мозг стареет.

Начиная с 20 лет, мы теряем 85 000 нейронов в день. Но не волнуйтесь (слишком сильно), в основном мы теряем нейроны, которые не нашли себе применения, их не просили участвовать в обработке информации. Это запускает программу самоуничтожения (так называемый апоптоз). Другими словами, ежедневно несколько десятков тысяч наших нейронов убивают сами себя. Другие нейроны умирают из-за истощения или инфекции.

Однако это не слишком большая проблема, потому что в 20 лет у нас почти 100 миллиардов нейронов, и при таком уровне отмирания к 80 годам мы потеряем всего 2-3% нейронов. И если мы не заболеем нейродегенеративным заболеванием, то наш мозг в этом возрасте все еще будет отражать наш стиль мышления, который мы сохранили на протяжении всей жизни. Но какой возраст будет правильным для остановки, сканирования и хранения?

Вы бы предпочли хранить 80-летний разум или 20-летний? Если попытаться сохранить свой разум слишком рано, то можно упустить множество воспоминаний и переживаний, которые определили бы вас в дальнейшем. Но если попытаться перенести разум в компьютер слишком поздно, то есть риск сохранить разум со слабоумием, который уже не так хорошо "работает".

Итак, учитывая, что мы не знаем, какой объем памяти необходим, что мы не можем надеяться найти достаточно времени и ресурсов для полного картирования трехмерной структуры всего человеческого мозга, что нам придется разрезать вас на миллионы мельчайших кубиков и ломтиков, и что по существу невозможно решить, когда проводить перенос, я надеюсь, что теперь вы убедились, что это, вероятно, будет невозможно в течение длительного времени, если вообще возможно. А если бы это было так, вы, вероятно, не захотели бы рисковать в этом направлении. Но если вы все еще испытываете искушение, я продолжу.

Вопрос как

Возможно, самая большая проблема заключается в том, что даже если бы мы смогли осуществить невозможное и преодолеть множество препятствий, мы все еще очень мало знаем о глубинных механизмах.

 Представьте себе, что нам удалось восстановить полную структуру ста миллиардов нейронов в мозгу Ричарда Диксона вместе с каждой из связей между ними, и мы смогли сохранить и перенести это астрономическое количество данных в компьютер в трех экземплярах. Даже если бы мы могли получить доступ к этой информации по первому требованию и мгновенно, мы бы все равно столкнулись с великим неизвестным: как это работает?

После вопроса "что" (какая информация есть?) и вопроса "когда" (когда самое подходящее время для перевода?) самым сложным является вопрос "как". Давайте не будем слишком радикальными. Мы знаем некоторые вещи.

 Мы знаем, что нейроны общаются друг с другом на основе локальных электрических изменений, которые распространяются по их основным отросткам (дендритам и аксонам). Они могут передаваться от одного нейрона к другому напрямую или через обменные поверхности, называемые синапсами.

В синапсе электрические сигналы преобразуются в химические, которые могут активировать или деактивировать следующий по очереди нейрон, в зависимости от типа молекул (называемых нейромедиаторами). Мы понимаем многие принципы, управляющие такой передачей информации, но мы не можем расшифровать их, глядя на структуру нейронов и их соединений.

Чтобы узнать, какие типы связей действуют между двумя нейронами, нам необходимо применить молекулярные методы и генетические тесты. Это означает повторную фиксацию и разрезание ткани на тонкие срезы. Также часто применяются методы окрашивания, и срезы должны быть совместимы с ними. Но это не всегда совместимо со срезами, необходимыми для реконструкции трехмерной структуры.

Таким образом, сейчас вы стоите перед выбором, еще более сложным, чем определение наилучшего времени в вашей жизни для отказа от существования. Вам придется выбирать между структурой и функцией - трехмерной архитектурой вашего мозга и тем, как он работает на клеточном уровне. Это потому, что не существует известного метода сбора информации обоих типов одновременно.

 И кстати, не то чтобы я хотел раздувать и без того серьезную драму, но то, как нейроны общаются, - это еще один слой информации, а значит, нам нужно гораздо больше памяти, чем то неисчислимое количество, которое предполагалось ранее.

Поэтому возможность загрузки информации, содержащейся в мозге, в компьютеры крайне отдалена и, возможно, навсегда останется недосягаемой. Возможно, мне следовало бы остановиться на этом, но я не буду. Потому что есть еще что сказать. Позвольте мне в ответ задать вам вопрос, Ричард: почему вы хотите поместить свой мозг в компьютер?

Является ли наш разум чем-то большим, чем сумма его (биологических) частей?

В конце концов, у меня может быть полезный, хотя и неожиданный ответ. Я предположу, что вы захотите перенести свой разум в компьютер в надежде на существование за пределами вашей жизни, что вы хотели бы продолжать существовать внутри машины после того, как ваше тело больше не сможет реализовать ваш разум в вашем живом мозге.

Однако если эта гипотеза верна, я должен возразить. Если представить себе, что все перечисленные выше невозможные вещи однажды разрешатся и ваш мозг можно будет буквально "скопировать" в компьютер, что позволит полностью имитировать функционирование вашего мозга, то в тот момент, когда вы решите перенестись, Ричард Диксон прекратил бы свое существование. Таким образом, образ разума, перенесенный в компьютер, не был бы более живым, чем компьютер, в котором он находится.

Это потому, что живые существа, такие как люди и животные, существуют потому, что они живые. Вы можете подумать, что я только что сказал нечто совершенно тривиальное, граничащее с глупостью, но если задуматься, то в этом есть нечто большее, чем кажется на первый взгляд. Живой разум получает информацию из окружающего мира через органы чувств. 

Он прикреплен к телу, которое чувствует, основываясь на физических ощущениях. Это приводит к физическим проявлениям, таким как изменение частоты сердечных сокращений, дыхания и потоотделения, которые, в свою очередь, ощущаются и вносят свой вклад во внутренний опыт. Как бы это работало для компьютера без тела?

Все эти входы и выходы вряд ли будет легко смоделировать, особенно если скопированный разум изолирован и нет системы, которая ощущает окружающую среду и действует в ответ на входные данные. Мозг плавно и постоянно интегрирует сигналы от всех органов чувств для создания внутренних представлений, делает прогнозы относительно этих представлений и, в конечном счете, создает сознание (наше ощущение того, что мы живы и являемся самими собой) способом, который до сих пор остается для нас полной загадкой.

Без взаимодействия с миром, пусть даже тонкого и бессознательного, как мог бы разум функционировать хотя бы минуту? И как он мог бы развиваться и изменяться? Если разум, искусственный или нет, не имеет ни входа, ни выхода, то он лишен жизни, как и мертвый мозг.

Другими словами, принеся все жертвы, о которых говорилось ранее, пересадив свой мозг компьютеру, вы бы не смогли сохранить свой разум живым. Вы можете ответить, что тогда вы потребуете модернизации и попросите перенести ваш разум в сложного робота, оснащенного множеством датчиков, способных видеть, слышать, осязать и даже чувствовать запахи и вкус мира (почему бы и нет?), и что этот робот сможет действовать, двигаться и говорить (почему бы и нет?).

Но даже тогда теоретически и практически невозможно, чтобы необходимые датчики и двигательные системы обеспечивали ощущения и производили действия, идентичные или даже сравнимые с теми, которые обеспечивает и производит ваше нынешнее биологическое тело. 

Глаза - это не просто камеры, уши - не просто микрофоны, а осязание - это не только оценка давления. Например, глаза не только передают световые контрасты и цвета, информация от них объединяется вскоре после того, как она достигает мозга, чтобы закодировать глубину (расстояние между объектами) - и мы еще не знаем, как это делается.

Отсюда следует, что ваш перенесенный разум не будет иметь возможности относиться к миру так, как это делает ваш нынешний живой разум. И как мы вообще сможем подключить искусственные датчики к цифровой копии вашего (живого) разума? Как насчет опасности взлома? Или поломки оборудования?

Так что нет, нет и нет. Я попытался изложить вам свою (научно обоснованную) точку зрения на ваш вопрос, и хотя я однозначно отвечаю "нет", я надеюсь, что помог уменьшить ваше желание когда-либо поместить свой мозг в компьютер.

Я желаю вам долгой и здоровой жизни, Ричард, потому что это определенно то место, где ваш разум будет существовать и процветать до тех пор, пока он будет реализован вашим мозгом. Пусть он приносит вам радость и мечты - то, чего никогда не будет у андроидов.

Гийом Тьерри, профессор когнитивной нейронауки, Бангорский университет
#НаукаТехнологии