Czy sztuczne mózgi, w które wyposażymy w przyszłości wytwory nauki i techniki, nigdy nie posiądą specyfiki ludzkiego umysłu, jaką dają uczucia, emocje, intuicja, kreatywność, nieschematyczne myślenie? Czy może jednak cyfrowy mózg będzie się równał białkowemu?

Za sprawą Kartezjusza i pojęcia dualizmu psychofizycznego myślimy dziś o człowieku w kategoriach umysłu i ciała. Człowiek często porównuje swoje ciało do najnowszych, obecnych w danej epoce wytworów techniki, dlatego Kartezjusz przyczynił się do przyjęcia powszechnego przekonania, że ludzki czy zwierzęcy organizm jest niczym maszyna, nakręcany zegar, mechaniczny układ. Stąd w takiej maszynowej teorii istoty żywej układ nerwowy był podobny do wypełnionych wodą rur, które składały się na specyficzny, kompleksowy układ hydrauliczny.

Później pojawiły się tak skrajne poglądy, jak zdanie osiemnastowiecznego lekarza i filozofa Juliena Offraya de La Mettrie głoszące wprost, że człowiek to maszyna. Poglądy de La Mettrie były inspirowane między innymi ówczesnymi osiągnięciami wynalazcy Jacquesa de Vaucanson, twórcy takich automatów jak Flecista, Gracz na tamburynie czy Kaczka, i znalazły wielu zwolenników, zwłaszcza wśród tzw. encyklopedystów francuskich XVIII wieku oraz odcisnęły się na późniejszym, materialistycznym ujęciu człowieka.

Oczywiście, mechanicystyczne poglądy Kartezjusza czy de La Mettrie poddane zostały krytyce, ale wiele teorii redukcjonistycznych, które później opisywały człowieka, czyniły to w kategoriach maszyny. W ten sposób człowiek jest mechaniczno-hydrauliczny, elektryczny, cybernetyczny (Norbert Wiener, W. Ross Ashby, Gerald Marvin Weinberg) czy chemiczny. Sięgano także po analogie związane z samym mózgiem, by twierdzić, że mózg jest komputerem (maszyna Turinga), komputerem kwantowym, siecią komputerów (finite state machines), rozwijającym się hardwarem (FPGA - Field Programmable Gate Array).

Szukanie wszystkich wspomnianych analogii można uznać za proces wpisany w naturę poznawczą człowieka, który potrzebuje wzorców i struktur do opisywania oraz strukturalizowania otaczającego go świata. Jest to proces adaptacyjny, który kiedyś służył przetrwaniu, dziś zaś polepsza nasze funkcjonowanie.

Człowiek jak komputer, komputer jak człowiek

Skłonność człowieka do opisu świata w kategoriach dominującej aktualnie techniki spowodowała, że dziś za sprawą komputerów redefiniujemy relacje, wartości, postawy i przekonania. Komputery poprzez swoje działanie imitują myślenie, dlatego człowiek chętnie wyciąga z tego nieuprawniony wniosek, że komputery nie różnią się od ludzi i vice versa.

Dotykamy tym samym kolejnego, paradoksalnego redukcjonizmu, gdzie technika, która w miejsce przyrody stała się dla człowieka jego naturalnym środowiskiem, odnosi triumf nad kulturą, czyniąc po raz kolejny z człowieka maszynę. Ten proces Neil Postman określa terminem triumfu technopolu - człowiek, który żyje w technopolu, zaczyna traktować siebie i naturę jako sztuczne twory, które są podobne do maszyn.

Innym paradoksem tego redukcjonizmu jest antropomorfizacja komputerów i traktowanie ich jako autonomiczne żywe istoty, które mają osobowość, intencje i proces myślenia. Ponieważ komputer w ludzkim mniemaniu jest wręcz technologią doskonałą, zaś jego precyzja, prędkość działania i wydajność przewyższają ludzkie możliwości, dlatego następuje często odwrócenie uwagi od ludzkiej odpowiedzialności za działanie komputerów; człowiek przerzuca winę na komputer, który staje się w ten sposób winny np. awarii sieci energetycznej.

W stronę nauk kognitywnych

Idea emergencji, która zakłada, że rzeczy złożone i tym samym jakościowo nowe mogą powstać z prostych elementów, uzupełniona o koncepcję przyczyn celowych i sił życiowych, stała się podstawą strukturalno-funkcjonalnej koncepcji życia, współcześnie związanej z neodarwinizmem, biologią molekularną i genetyką. W psychologii jest to podstawą psychologii poznawczej. Ta zaś, jako przejaw nowego strukturalizmu i mentalizmu, jest obecnie wiodącym spojrzeniem na psychikę człowieka.

Człowiek na przestrzeni wieków zaprzątał swój umysł wieloma pytaniami, także tymi, które próbują dociec, jak właśnie ten umysł jest skonstruowany. Rozwiązania tej zagadki doszukiwali się wcześniej filozofowie, zaś po wyodrębnieniu się z dziedziny nauk filozoficznych dyscyplin humanistycznych, jest to miejsce pytań dla psychologów, czy ostatnio, specjalistów od nauk kognitywnych.

Ten kierunek badań nad umysłem, nazywany też neuronauką (cognitive neuroscience), rozpoczął się latach 80. ubiegłego wieku. Ta nowa dyscyplina, będąca połączeniem psychologii, neurologii i teorii sztucznej inteligencji postawiła przed sobą ambitne zadanie stworzenia komputerowej symulacji początkowo części, docelowo zaś całości ludzkiego mózgu.

Neuronauka osadzona jest korzeniami w strukturalizmie, gdzie panuje przekonanie, że elementy całości nie są niezależne, natomiast ich cechy wynikają z miejsca w całości struktury. Poznanie struktury systemu, na który składają się zarówno elementy, jak i wszystkie relacje między nimi, oznacza poznanie praw, które rządzą badanymi zjawiskami. Stąd założenie kognitywistów sprowadza się do tego, że do poznania umysłu wystarczy badanie samej jego struktury, zaś stany umysłowe są nieprzeźroczyste. Podejście to nazywa się metodologicznym solipsyzmem.

Podstawowym jednak problemem pełnego poznania i odwzorowania umysłu jest rozległość wymaganego zasymulowania, bo ludzki mózg zawiera szacunkowo 1010 neuronów, z których każdy ma około 104 połączeń synaptycznych. Liczba możliwych układów, które można zestawić jest prawdopodobnie większa od liczby atomów we wszechświecie, co wystarczająco oddaje skalę zjawiska.

Działania badaczy zmierzają zatem w takim kierunku, żeby za pomocą małych podprogramów, czyli wyodrębnionych, wyspecjalizowanych struktur, modelowanych za pomocą sieci neuronowych spowodować, że komputer zacznie myśleć podobnie do człowieka. Byłaby to oczywista analogia do struktury mózgu, bo uważa się, że określone obszary mózgu, czasami nawet odległe, wiąże ta sama funkcjonalność.

Oczywiście, proste symulacje wykorzystują sieci neuronowe złożone z niewielu elementów, jednak należy pamiętać, że muszą one odwzorowywać realne mechanizmy pracy określonych struktur mózgu, to natomiast jest nadal trudne do dogłębnego zbadania. Należy się jednak spodziewać, że np. postępy w medycynie, gdzie wykorzystywana jest m.in. nowa odmiana rezonansu magnetycznego, nazywana obrazowaniem tensora dyfuzji (diffusion tensor imaging), pozwolą na dokładniejsze zobrazowanie struktury połączeń komórek nerwowych, które łączą różne obszary mózgu.Problematyczny mózg

Przy badaniach mózgu trzeba korzystać z wielu uproszczeń. Teorie najprostsze podkreślają asymetrię półkul mózgowych, wpływ płci i hormonów na jego budowę, opisują mózg w kategoriach mózgu potrójnego, który na przestrzeni milionów lat ewolucji, od pnia mózgu, przez układ limbiczny, rozwinął część zwaną korą mózgową. To właśnie kora mózgowa jest odpowiedzialna za procesy myślowe.

Nasz mózg sam się uczy przy rozwiązywaniu problemów. Taka organizacja procesów poznawczych powoduje, że znalezienie rozwiązania problemu, z którym spotykamy się pierwszy raz, jest możliwe i osiągalne. Specyficzną cechą naszego mózgu jest to, że potrafi on przetwarzać informacje niepełne, czy obarczone błędami. Niektóre teorie mówią o modularnej budowie mózgu i specjalizowaniu jego struktur.

Kiedy analizuje się budowę mózgu, zaskakuje jego pozorna nielogiczność, bo dwie półkule mózgowe są połączone z ośrodkami czuciowymi lub ruchowymi za pomocą skrzyżowania, czyli prawa półkula odpowiada zazwyczaj za lewą stronę ciała i odwrotnie. Jeszcze bardziej skomplikowany jest narząd wzroku, gdzie każda z gałek ocznych posiada dwa odrębne pola (prawe i lewe) i każde z nich połączone jest krzyżowo z odpowiednią półkulą mózgu (tutaj dochodzi do krzyżowania się aż czterech wiązek nerwów wzrokowych). Co ciekawe, przecięcie spoidła wielkiego mózgu, czyli części łączącej dwie półkule, powoduje, że powstają niejako dwa niezależne mózgi. Nie są one identyczne, bo każda z półkul ma swoje specyficzne funkcje, ale poważniejszą tego konsekwencją jest to, że niejako przy okazji tworzą się dwie odmienne osobowości.

Teorie związane z hipotezą lokalizacji dynamicznej funkcji psychicznych, takie jak teoria układów funkcjonalnych Aleksandra Łurii, czy teoria modułowości mózgu Jerry'ego Fodora, sprowadzają mózg do zestawu wyspecjalizowanych systemów, które realizują stałe zadania zmiennymi środkami. Za takim podejściem idzie przekonanie, że ludzki mózg jest plastyczny i łatwo dostosowuje się do zmiennych warunków. Wyraźnie obserwuje się to w przypadku uszkodzeń mózgu i kompensacji pojawiających się wówczas zaburzeń. Najlepiej ten proces przebiega u dzieci, jednak jest też możliwy u osób starszych. Jak potwierdzają to obserwacje, w tym drugim przypadku struktury mózgu odpowiedzialne np. za ważne umiejętności poznawcze są już na tyle utrwalone, że uszkodzenie struktur odpowiedzialnych za daną zdolność bardzo utrudnia, lub wręcz uniemożliwia odbudowanie poprawnej funkcjonalności. Nadzieję pokłada się oczywiście w badaniach nad regeneracją neuronów, ale zregenerowanie neuronu nie zapewnia automatycznie przywrócenia jego funkcji do takiego stanu, jaki istniał np. przed urazem. Jest to wciąż obszar naukowych poszukiwań.

Przy próbie opisu działania neuronów można skorzystać z modelowania numerycznego w systemie dwójkowym. Wszystkie działania obliczeniowe mózgu, takie jak koniunkcję, alternatywę, implikację, tożsamość i negację, można wówczas zamodelować poprzez tworzenia bramek logicznych. Jednak trudnym do wyjaśnienia fenomenem utrudniającym modelowanie jest to, że na ten sam bodziec mózg reaguje nie zawsze w ten sam sposób.

Inteligencja. Czy sztuczna?

Człowiek pragnie poznać mózg między innymi z tego powodu, żeby zbudować jego sztuczną replikę. Jednak nie będzie to twór doskonały, bo człowiek bywa nierozsądny, leniwy, znużony. Żeby oddać w pełni naturę człowieczeństwa, także takie stany będą musiały być symulowane. Czy maszyna stanie się w ten sposób inteligentna?

Obecne poszukiwanie istoty inteligencji korzysta z analogii między umysłem i komputerem. Wykorzystuje się przy tym takie cechy charakterystyczne, jak: pojemność pamięci roboczej, szybkość przetwarzania, czy niezawodność procesu transmisji informacji. Szybkość przetwarzania informacji uważa się za podstawową cechę stanowiącą istotę inteligencji lub też cechę wtórną, pochodną od niezawodności systemu przetwarzania, która manifestuje się odpornością na zakłócenia transmisji. Stąd tzw. szybkość umysłowa (mental speed) stała się podstawowym wskaźnikiem inteligencji. Uważa się, że komputery są w tym kontekście niezawodne.

Prekursorskie badania Francisa Galtona, twórcy pierwszej uznanej powszechnie skali do pomiaru inteligencji, która opierała się na związku inteligencji z prostymi funkcjami sensomotorycznymi, stały się później podstawą chronometrycznego podejścia do pomiaru tej wielkości, gdzie pomiar wykonywany jest za pomocą elementarnych zadań poznawczych (elementary cognitive tasks). Krytykując to podejście zwraca się uwagę na to, że inteligencja, jako zdolność do przystosowania się do warunków życia, przejawia się w sytuacjach złożonych. Ważną rolę w samych sytuacjach złożonych odgrywają natomiast strategie poznawcze, kiedy efektywność i giętkość strategii stanowi o jej skuteczności. Czy zatem możliwe będzie stworzenie sztucznego mózgu, który będzie w taki sposób inteligentny? Ponadto zwraca się uwagę, że szybkość koreluje ujemnie z efektywnością na niektórych etapach rozwiązywania problemów i w tym kontekście, odwołując się znów do analogii komputerowej, stawia się pytanie o rolę oprzyrządowania (hardware - mózg jako narząd) i oprogramowania (software - zdolności poznawcze jako umiejętności).

Być może przyszłością ludzkości będą cyborgi, a nasze umysły zostaną obudowane robotyką, wspomagane aparatem decyzyjnym sieci eksperckich, neuronowych. Wtedy czynności psychiczne byłyby realizowane przez układ funkcjonalny, jaki stworzy zestaw człowiek i artefakt (np. komputer). Już dziś myśli się o tym w tym duchu, np. w ramach kognitywistyki i spojrzenia Andy'ego Clarka, który ze swoją koncepcja natural born cyborgs idealnie wpisuje się w taką wizję nadchodzącej przyszłości.