Наука
Синтетический мозг еще далек от реальности, но исследователи из университета Южной Калифорнии, при поддержке Национального научного фонда США, делают первые шаги по формированию нейронов из углеродных нанотрубок, которые подражают человеческой функции мозга.

"На данном этапе мы еще не знаем, возможно, ли создать человеческий мозг", - говорит Элис Паркер, профессор электротехники. "Могут пройти десятилетия, для того чтобы реализовать что-либо похожее на человеческий мозг. Но создание синтетических частей головного мозга, обеспечивающих такие функции как зрение или слух, и имеющие интерфейс для успешной работы с реальным мозгом, станет доступно довольно скоро. Синтетические части для коры головного мозга, можно будет получить уже в течение десятилетия".

Возможность создания синтетического мозга поразительна. В отличие от компьютерной программы, моделирующей функцию мозга, синтетический мозг будет включать в себя искусственные нейроны, которые смогут имитировать клетки живого головного мозга, и их удивительно сложные связи. Искусственные нейроны должны обладать свойством "пластичности", что позволит им обучаться, познавать реальность через опыт и адаптироваться к изменениям в окружающей среде, так как это делают реальные нейроны.

Еще существует вопрос масштаба. Если к 2022-му году, при существующих технологиях, команда сможет построить синтетический мозг, который сможет подражать реальным функциям мозга, то потребуется около 100 миллиардов искусственных нейронов, которые будут занимать очень много места.

Очевидно, что для практической реализации технология создания искусственного мозга должна быть уменьшена в размерах.  Требования к электропитанию для синтетического мозга так же огромны, поскольку человеческий мозг никогда не отключается.

Но прежде, чем исследователи смогут решать проблемы питания и масштаба, нужно построить математические модели, которые точно бы отражали работу всех нейронов и продемонстрировать, каким образом нейроны соединяются и общаются друг с другом.
 
Каждый нейрон в коре головного мозга вносит свой вклад в сознательное мышление и интеллект, и он связан с десятками тысяч других нейронов. Исследователи применяют сложные расчеты, где принимается во внимание работа каждого нейрона и сигналы, которые он отдает и получает от других нейронов. "Это нелинейное явление, и его почти невозможно моделировать, но, тем не менее, мы пытаемся это сделать", - говорит Паркер.

Исследователи показали, что часть нейронов может быть реализована с помощью углеродных нанотрубок  ,  создали схемы моделей и провели их испытания. Единичные нейроны, в том числе возбуждающие и тормозящие синапсы, были смоделированы в электронном виде. 

Сейчас ученые, находятся в процессе объединения этих схем - моделей нейронов, для создания небольшой сети взаимосвязанных нейронов из углеродных нанотрубок.

Паркер считает, углеродные нанотрубки являются идеальным материалом для эмуляции функций мозга, потому что их 3-D структура позволяет создать подключение к телу в любом месте, и потому, что углеродный протез имеет меньше шансов быть отвергнутым человеческим телом как один из неорганических материалов.

"Для создания полноценного мозга нужно решить еще много проблем. Как известно, наш мозг может создавать новые нейроны и синапсы между ними.  Это та биологическая особенность, которую трудно имитировать с инженерной точки зрения", - говорит Паркер.

"Эмуляция такой пластичности в синтетическом мозге потребует сделать большой скачок в технологиях, похожий на прыжок от ламп к транзисторам. Мы еще не знаем, как будут выглядеть эти новые технологии, но принимая во внимание то, что такие технологии могут появиться, при построении математических моделей, нужно учитывать требования пластичности".

Помимо сложных технологических задач, создание синтетического мозга приведёт к возникновению и этических вопросов.

Роль эмоций в процессе обучения только начинают понимать, и они невероятно важны для функционирования мозга. "Основываясь на том, что я знаю сейчас, эмоции должны быть включены в синтетический мозг чтобы он имел возможность учиться", - говорит Паркер."Важно понять их причину и следствия".

Ссылки по теме:
Synthetic Brains - US National Science Foundation