Krzemowe emocje

Sięgnijmy do neurobiologicznych i ewolucyjnych praźródeł emocji i rozważmy możliwości stworzenia podobnych in silico, czyli poza biologią białkową. Jaki przyjąć wzorzec przy ich tworzeniu, jakimi posłużyć się narzędziami i metodami? Co powinna zawierać strategia konstrukcji takich maszyn?

Sięgnijmy do neurobiologicznych i ewolucyjnych praźródeł emocji i rozważmy możliwości stworzenia podobnych in silico, czyli poza biologią białkową. Jaki przyjąć wzorzec przy ich tworzeniu, jakimi posłużyć się narzędziami i metodami? Co powinna zawierać strategia konstrukcji takich maszyn?

Ciało migdałowate (amygdala) od dawna jest uważane za siedlisko pamięci emocjonalnej. W badaniach nad nim skupiano się głównie na odruchu strachu, aczkolwiek są już doniesienia na temat wykazanej roli ciała migdałowatego w sterowaniu emocjami pozytywnymi. Rolę ciała migdałowatego spopularyzował w środowiskach naukowych Joseph LeDoux z New York University.

Aplikowanie szczurowi elektrowstrząsów, stowarzyszone z tym samym charakterystycznym dźwiękiem, spowoduje, że po pewnym czasie zwierzę zacznie reagować strachem na sam tylko dźwięk. To już wiadomo od czasów Pawłowa. LeDoux pokazał, że można nauczyć reagowania strachem na dźwięk również takie szczury, którym zniszczono fragment kory mózgowej, odpowiedzialny za rozpoznawanie bodźców słuchowych. Oznacza to, że istnieje kanał przetwarzania informacji pomijający ośrodki rozpoznające bodźce, jeśli bodźce te mają związek z emocjami. Zdaniem LeDouxa, informacja sensoryczna dochodzi do ciała migdałowatego równolegle dwiema drogami - bezpośrednio z pewnych obszarów wzgórza oraz, niebezpośrednio, z pierwotnej i wtórnej kory słuchowej. Ta pierwsza droga jest uboższa w informacje, lecz szybsza. Dzięki niej możliwa jest reakcja ucieczki, zanim zwierzę uświadomi sobie, "co" je przestraszyło. LeDoux i jego współpracownicy zbudowali model symulacyjny takiego systemu, sięgając w tym celu po najlepsze narzędzie, jakie ma do zaoferowania współczesna informatyka - sztuczne sieci neuronowe.

Moduły modelu komputerowego LeDouxa odpowiadają określonym rzeczywistym strukturom neuroanatomicznym. Do samomodyfikacji sieci użyto algorytmu Competitive-learning, działającego według zasady, że między modułami zachodzi oddziaływanie pobudzające, natomiast neurony wewnątrz modułu wzajemnie się hamują. Eksperymenty na modelu okazały się zgodne z wynikami otrzymanymi in vivo, co było równoznaczne ze znalezieniem związku pomiędzy procesami w strukturze neuronowej a zachowaniem emocjonalnym.

Badania symulacyjne na modelu obwodów neuronowych odpowiedzialnych za reakcje emocjonalne mogą być postrzegane jako ważny krok w kierunku konstrukcji sztucznych obwodów neuronowych, które znajdą zastosowanie bądź jako implanty do biologicznego mózgu, bądź jako moduły całych sztucznych mózgów. W tym pierwszym przypadku można rozważać możliwość konstrukcji protezy amygdali, która mogłaby zostać przyjęta z wdzięcznością przez wszystkich cierpiących na niedostatek inteligencji emocjonalnej. W drugim przypadku, przy zaangażowaniu odpowiednio dużych mocy obliczeniowych, mogłaby stać się realną wizja robota, który by przejawiał typowe zachowania emocjonalne, wynikające z posiadania przez jego mózg obwodów neuronowych, takich jak w opisanym modelu LeDouxa.

Neuronowe megasieci

Współczesna informatyka dostarcza narzędzi i metod, za których pomocą można otrzymać sztuczne struktury neuronowe o złożoności ograniczonej jedynie limitem kosztów. Jedną z nich jest technika CoDi (Collect and Distribute), będąca syntezą inżynierii neuronowej, programowania genetycznego i techniki automatów komórkowych, której twórcą jest Hugo de Garis z Advanced Telecommunications Research w Kioto. Pojedynczy moduł CoDi jest trójwymiarową strukturą złożoną z 24 x 24 x 24 komórek, działającą w dwóch trybach - wzrostu i przekazu. W fazie wzrostu komórki wypełniają się treścią zgodnie z regułami zawartymi w binarnym "chromosomie". I tak, jedne komórki pozostają puste, podczas gdy inne stają się fragmentami dendrytów, aksonów i ciał sztucznych neuronów. W miejscu, gdzie komórka należąca do aksonu zetknie się z komórką należącą do dendrytu, powstaje synapsa. W fazie przekazu każdy z neuronów zbiera sygnały dopływające do jego dendrytów (bądź bezpośrednio spoza modułu, bądź z okolicznych aksonów), po czym poprzez swój akson rozprowadza sygnał będący pewną zdefiniowaną funkcją sygnałów otrzymanych.

Moduł CoDi o zadanych właściwościach powstaje w wyniku ewolucji typu darwinowskiego. Na początku losowo jest tworzony zbiór "chromosomów". Na ich podstawie otrzymuje się moduły, którym po odpowiednim teście przyznaje się punkty. Najlepsze dobierane są parami i mają "potomstwo", które dziedziczy po połowie ich "chromosomów". Na podstawie nowych "chromosomów" otrzymywane jest nowe pokolenie modułów, które są testowane... I tak dalej, aż do otrzymania modułu zachowującego się w sposób zadowalający. Proces ten jest zautomatyzowany, a do jego realizacji Michaił Korkin skonstruował w swej pracowni w Boulder (stan Kolorado) specjalny superkomputer.

Obecna wersja maszyny Korkina zawiera 72 układy scalone Xilinx XC6264, wykonane w technologii FPGA (Field Programmable Gate Array). Zapewnia to moc obliczeniową wystarczającą do wyewoluowania pojedynczego modułu CoDi w ciągu ok. 1 sekundy oraz symulacji dowolnego systemu zawierającego do 32 784 gotowych modułów CoDi. Pojedynczy moduł może zawierać 1152 neurony, chociaż w praktyce wystarcza ich kilkadziesiąt do kilkuset. Prędkość symulacji jest taka, że modularna struktura zawierająca ponad 30 mln neuronów zmienia swój stan 300 razy w ciągu sekundy.

Maszyna Korkina w momencie zdefiniowania struktury połączeń pomiędzy wyewoluowanymi modułami staje się sztucznym mózgiem. Tym, co mózg ten najbardziej różni od hipotetycznego "zwykłego" komputera, jest to, że cała jego struktura zapisana jest w "genomie", który może być kopiowany, mutowany i krzyżowany z innymi tego typu "genomami". W związku z tym kolejne udoskonalone wersje istot wyposażonych w takie mózgi mogą być otrzymywane drogą "hodowli". Pozostaje tylko problem wykonania pierwszego egzemplarza. W tym celu opracowano strategię top-down-top, rozkładającą wysiłek intelektualny opracowania struktury funkcjonalnej prototypowego mózgu na kilka tysięcy projektantów.

Emocjonalny "test Turinga"

Czy mózg posadowiony w maszynie Korkina będzie przeżywał emocje? Jest to sprawa tak samo nie rozstrzygnięta jak problem myślenia i świadomości. Nikt dotąd nie wymyślił lepszego testu na myślenie niż test Turinga. Emocjonalna wersja tego testu będzie wymagała odejścia od zasady dialogu poprzez terminal tekstowy, gdyż trudno jest przez niego wyrażać emocje. Być może wystarczy postać wirtualna, której głosem, mimiką i gestami mogą sterować zarówno mózg człowieka, jak i mózg maszyny. Sędziowie będą musieli odgadnąć, czy rozmawiają z człowiekiem, czy z maszyną, i mogą mieć wolną rękę, jeśli chodzi o próby denerwowania, zasmucania, zastraszania, schlebiania... Zgoda, że udawanie myślenia i emocji to nie to samo, co ich posiadanie, ale tylko do pewnego poziomu doskonałości. Można sobie wyobrazić sytuację, iż po długim obcowaniu z jakimś wirtualnym tworem sędziowie dojdą do zgodnego wniosku, który wyrażą słowami: "Aż do tego stopnia udawać emocje może tylko coś, co rzeczywiście MA te emocje!". Skąd się więc emocje mogą w tym "czymś" pojawić? Co jest ich praźródłem?

W świetle odkryć w zakresie neurofizjologii zachowań emocjonalnych oraz stwierdzonych własności sztucznych sieci neuronowych i struktur otrzymywanych poprzez symulację darwinowskiej ewolucji można postawić tezę, że do pojawienia się w mózgu pewnego obiektu fenomenu emocji potrzebna i wystarczająca jest koincydencja trzech okoliczności: istnienie sytuacji zagrażających obiektowi, niska moc obliczeniowa mózgu obiektu, przez co rozpoznanie zagrożenia przekracza czas niezbędny do skutecznej kontrakcji oraz

czynnik sprawczy, zdolny wyposażyć obiekt we wspomagający system "wstępnego", niedokładnego zakwalifikowania danej sytuacji jako zagrażającej i automatycznego podejmowania kontrakcji "na wszelki wypadek".

Takie praźródło zachowań emoc-jonalnych jest niezależne od materiału, z którego obiekt byłby zbudowany. Może to być białko, może być krzem, może to być jeszcze coś innego np. ustrukturalizowane zawirowania elektromagnetyczne, ewoluujące w ułamku sekundy w pokolenie osobowych bytów bezcielesnych. Wspomnianym czynnikiem sprawczym może być bądź Genialny Konstruktor, bądź Ślepa Ewolucja, bądź konstruktor (niekoniecznie genialny) sterujący przebiegiem niezupełnie ślepej ewolucji. Mając do dyspozycji krzem, możemy spróbować empirycznie dowieść słuszności postawionej tezy - hodować krzemowce i pokazać takiego, który wygra "emocjonalny test Turinga". Lecz nie wydaje się rozsądne powtarzanie tego wszystkiego, co przez miliardy lat hodowała Matka Natura od poziomu pierwotniaków.

Technologia CoDi i strategia top-down-top dają możliwość przeprowadzenia ewolucji "na skróty" - hodowanie modułów, potem coraz większych zespołów modułów, szybkie dojście do wysoko zaawansowanego prototypu sztucznego mózgu, wreszcie kontrolowana ewolucja mózgów poprzez przemyślane testowanie zachowań (z uwzględnieniem prawidłowych reakcji na zagrożenia, a także ekspresję emocji pozytywnych) i arbitralne dobieranie par do rozmnażania. Aby zorganizować taką ewolucję "na skróty", trzeba zacząć od całościowej wizji umysłu, uwzględniającej mechanizmy zachowań emocjonalnych.

Agent to wspólna nazwa dowolnych obiektów pobierających sygnały z otaczającego Świata i zdolnych do jakiegokolwiek na ten Świat oddziaływania. Jeśli oddziaływanie na Świat ma wykraczać złożonością ponad prymitywne odruchy, Agent musi posługiwać się Planami. Aby testować dany Plan, Agent posługuje się Modelem Świata. Plany mogą powstawać w sposób przypadkowy i w dużej liczbie. Ważne jest tylko, aby decyzja o wprowadzeniu któregoś z nich w życie była oparta na prawidłowym Sądzie co do zgodności wyników testowania Planu na Modelu z aktualnym Celem życia Agenta. W przypadku stwierdzenia takiej zgodności, Centrum podejmuje decyzję o realizacji Planu. Ponieważ Model Świata nie jest doskonały, efekty realizacji Planu różnią się od wyników testu Planu, w której to sprawie wydawany jest Sąd. Znaczna rozbieżność świadczy o niespójności Modelu Świata i jest tożsama z dysonansem poznawczym. Centrum podejmuje wówczas decyzję o modyfikacji Modelu Świata. Sposób, w jaki to robi, może być tożsamy z pewnym wymiarem Osobowości (np. "Fakty przeczą poglądom? Tym gorzej dla faktów!"). W sytuacji zagrażającej, gdy nie ma czasu na testowanie kolejnych wersji Planu, brany jest "plan dyżurny na daną okoliczność" i wprowadzany w życie bez zastanowienia. Do tego także potrzebny jest przyspieszony Sąd. Repertuar "planów dyżurnych" może być tożsamy z innym wymiarem Osobowości. Nie ma żadnych przeszkód, poza finansowymi, w implementacji takiego mechanizmu na podstawie techniki CoDi przy użyciu maszyny Korkina.

Czym jest wymienione dwukrotnie Centrum? Na niższym etapie ewolucji może to być sieć neuronowa realizująca prosty zbiór reguł ("Jeśli..., to..."). Ingerując w dobór par do rozmnażania, można otrzymać obiekty demonstrujące coraz bardziej inteligentne zachowania, nie znając istoty działania ich Centrum. Podobnie jest w przypadku tysięcy udanych aplikacji inżynierskich - poprawnie działających sterowników i systemów rozpoznawania sygnałów, których zasady działania są niedostępne intelektualnej penetracji. Mechanizm samomodyfikacji jest prosty, ale jej efekty analizowalne tylko na podstawie zachowania całości. Tak też będzie i z Centrum. Będzie ono ewoluowało w kierunku obsługi coraz bardziej szczegółowych Modeli Świata i coraz bardziej skomplikowanych Planów, które będą obejmowały również elementy komunikacji z innymi Agentami w języku mającym swą składnię i semantykę. Edmund Rolls zdolność do posługiwania się takim językiem utożsamia z posiadaniem Świadomości. Emocje, w świetle wyników badań, wydają się czymś bardziej pierwotnym niż Świadomość.

Wobec różnych pomysłów co do miejsca ukrycia klucza do rozwiązania zagadki świadomości, najlepiej zacząć szukać tam, gdzie najłatwiej dotrzeć. Stąd idea krzemowego Frankensteina hodowanego metodą "ewolucji na skróty". Oczekuje się po nim emocji, jako zjawiska emergencyjnego, które zostanie wymuszone koniecznością przetrwania. A przetrwać, zwłaszcza w rozumieniu przekazania genów potomstwu, może oznaczać wykształcenie się mechanizmów rozpoznawania złych zamiarów napotkanego osobnika i szybkiego przełączenia obwodów zasilania tak, by zwiększyć szybkość ucieczki, czy może, w zależności od oceny sytuacji, aby groźnie tupnąć nogą i warknąć coś może niezbyt grzecznego, lecz skutecznego. A gdy ewolucja krzemowców wymknie się spod kontroli i same zaczną dobierać się parami? Założę się, że bez względu na sposób reprodukcji nastąpi polaryzacja zachowań - na robotomęskie i robotokobiece.

W celu komercyjnej reprodukcji treści Computerworld należy zakupić licencję. Skontaktuj się z naszym partnerem, YGS Group, pod adresem [email protected]

TOP 200