Esileht > ajuteadus, huvitavad küsimused, inimlikud postitused > Miljard eurot inimaju mudeldamiseks

Miljard eurot inimaju mudeldamiseks

Euroopa Komisjon kiitis just heaks otsuse anda miljard eurot projektile, mille eesmärk on kõike muud kui tagasihoidlik: mudeldada inimaju. Miks kulub kogu inimaju mudeldamisele miljard eurot? Ja miks peaks Euroopa Komisjon või üldse keegi sellise projekti jaoks miljard eurot andma? Mida on sellelt projektilt oodata?

Inimaju mudeldamine on üsna suur väljakutse. Hinnanguliselt koosneb see süsteem umbes sajast miljardist neuronist, kusjuures iga neuron ise on keeruline bioloogiline masinavärk, mis on ühenduses umbes 10 000 teise neuroniga. Praegusel hetkel saab isegi suurtes arvutuskeskustes sellisest võrgustikust mudeldada vaid tükikesi. Seega on kogu taolise süsteemi detailseks mudeldamiseks tarvis uudseid superarvuteid ja uusi arvutusprintsiipe. Nende väljaarendamine ja ühendamine kõigi meie teadmistega aju töö kohta on tõepoolest üks suurejooneline ja kulukas ettevõtmine, mille kestuseks arvestatakse vähemalt 10 aastat.

See projekt on ilmselt sellegi poolest väärt suuremahulist finantseerimist, sest on välja arvestatud, et aastal 2010 küündisid kesknärvisüsteemi häiretega seotud kulud Euroopas 800 miljardi (!) euroni. Selle gigantilise summa vähendamiseks ja muidugi eelkõige kõigi patsientide elukvaliteedi parandamiseks on tarvis mõista, kuidas aju töötab, sest siis on võimalik välja töötada paremaid ravimeetodeid ja medikamente. Võib ju olla, et Inimaju Projekt saab olema suur pettumus, kuid arvestades seda, kui halvasti saab tänapäeva meditsiin hakkama vaimsete häirete raviga, on meil igal juhul tarvis proovida alternatiive.

Meditsiini kõrval loodab Inimaju Projekt olulisel määral edasi viia arvutiteadust ja robootikat. Tänapäevased superarvutid on oma konkreetse ülesande lahendamises tõepoolest superkiired, aga oma töö paindlikkuses (võimes ülesandeid vahetada, generaliseerida) ja efektiivsuses (kui palju energiat kulub töö tegemiseks) jäävad nad inimajule alla. Inimaju Projekti eestvedajad arvavad, et on võimalik arvutusprotsesse muuta tõhusamaks ja paremaks, kui kasutada neid tööprintsiipe, mida kasutab aju. Sedaviisi loodetakse teha olulisi edusamme ka robootikas. Peeter kirjutas kunagi kaks postitust robootika arengust. Arvutusprotsesside ja robootika edusammudel peab aga silma peal hoidma, nagu on korduvalt kirjutanud Jaan Tallinn, kes 2012. lõpus asutas Cambridge’i Ülikooli juurde ka eksistentsiaalsete riskide uurimise keskuse.

Ja muidugi peaks see projekt panema ajuteaduse seitsme penikoorma saabastesse – väidetavalt oleks selline mitmetasemeline mudeldamine ainus võimalus, kuidas aju tööd süstemaatiliselt mõista. Kuhu ja kuidas on ajus salvestatud informatsioon? Mis on aju kood – millised muutujad ajuaktiivsuse mustrites tähendavad midagi teiste ajupiirkondade jaoks? Neid küsimusi peaks Inimaju Projekti eestvedajate arvates olema võimalik vastata just sellise suurejoonelise simuleerimisega. Ja ega heast projektist ei jää välja ka teadvuse probleem – Inimaju Projekt peaks võimaldama testida neid erinevaid mudeleid, mida teadvuse selgitamiseks on välja käidud.

Kogu projekt, tema eesmärgid, lubadused ja kava on internetis saadaval. Sealt on loetav ka see, kuhu 1 miljard eurot täpsemalt läheb ja mis selle projekti tulemusena 10 aasta pärast olemas olema peaks. Kõik kõlab ilusasti. Aga päris nii ilus kõik siiski pole.

Mudeli ehitamine ise ei olegi nii suur probleem, ehkki meie teadmistes on veel mitmeid olulisi lünki. Juba praegu on nii mõndagi teada nende seaduspärade kohta, kuidas neuronid on omavahel ühendatud, millise kujuga nad on, millised biokeemilised protsessid nende sees toimuvad jne, niisiis saaks panna kokku mudeli, mis ilmselt “midagi teeks”. Kuid see mudel ei pruugi vastata inimajule, sest inimaju mikrostruktuuri (neuronite tüübid, neuronite ühendused) kohta on teada võrdlemisi vähe ja pole ka näha, et seda teadmist kohe-kohe palju juurde tuleks. Seega võime panna kokku mudeli, mille tööprintsiibid tulevad näriliste ajust, kuid me ei tea, kuivõrd adekvaatselt ta simuleerib seda, mis tegelikult inimajus toimub. Aga see on kõige väiksem probleem.

Keskmise suurusega etteheide on see, et esiteks oleks võinud ju simuleerida kogu äädikakärbse aju või – nagu Henry Markrami esialgne projekt Blue Brain välja pakkus – roti kortikaalset kolumni. Kortikaalne kolumn koosneb 10 000 neuronist, inimajus on hinnanguliselt 10 000 korda rohkem neuroneid. Oleks olnud ju mõistlik nõue, et enne näidatakse sellise lähenemisviisi edu väiksema süsteemi peal ja alles siis võetakse ette see suur suutäis ja antakse selle läbiseedimiseks miljard eurot.

Kõige suurem küsimus on, kas keegi teadlastest või siis kõik need teadlased kokku saaksid üldse sellest mudelist aru. Kas oleks võimalik seda mudelit mõista, temast välja lugeda, kuidas aju töötab? Ajus on tohutult palju erinevat tüüpi neuroneid, ühendusi, retseptoreid, keerulisi biokeemilisi protsesse, mille omavahelisi interaktsioone üritatakse mõista. Me ei saa praegu aru isegi sellest, kuidas pisikesed närvisüsteemid töötavad. Pole vähimatki tõendusmaterjali selle kohta, et inimmõistus suudaks hoomata inimaju sarnast süsteemi, rääkimata tast arusaamisest. Ainus lootus on see, et astuvad esile mõned esindajad väljasurevast geeniuse-genusest ja teevad seda, mida tavaline inimmõistus ei suuda. Ja siinkohal tuleb nentida, et Inimaju Projekt võib olla just see õige viis kõiki andmeid kokku koguda ja integreerida, et ta selliste erakordsete inimeste jaoks sobival kujul esitada.

  1. Toni
    veebruar 4, 2013, 8:27 e.l.

    Miljard euri on ikka üsna jõhker summa, seega võiks sellest projektist ikka midagi asjalikku tulla. Näiteks robotid, mis suudavad vanainimesi aidata või uued ravimid, mis võimaldavad ära hoida Alzheimerit või ravida depressiooni.

  2. Leopold
    veebruar 28, 2013, 3:45 e.l.

    Ait2hh loo eest. Palun siis kommentaari ka ameeriklaste BAM projektile, millele USA valitsus on samuti miljardeid lubanud, ja mis simuleerimise asemel andmeid yritab genereerida: http://download.cell.com/neuron/pdf/PIIS0896627312005181.pdf?intermediate=true

  3. jaanaru
    veebruar 28, 2013, 7:17 p.l.

    tänases Science’is võetakse BAM luubi alla – http://www.sciencemag.org/content/339/6123/1022.summary . Kui selle põhjal tekib küsimusi, siis võib neid siia kirja panna, ehk oskab keegi midagi tarka kosta, enne kui ma ehk kunagi oma mõtisklusi üles märkima hakkan.

  4. Leopold
    veebruar 28, 2013, 11:01 p.l.

    P6hiline tekkiv kysimus on – miks just nyyd ja praegu. Mis on see tehnoloogiline l2bimurre, mis lubab 10-aastase suure investeeringu (1 projekt 300 M USD / aasta) paremat tootlust v6rreldes paljude v2ikeste tehnoloogiaotsingutega (~1000 ryhma 300k USD / aasta)? Inimgenoomi projektiga oli selge, et lihtsalt v2nta keerates tuleb j2rjest rohkem andmeid, mis l6puks kokku annavad n6utud tulemuse. BAMi puhul pole minu arusaamist m88da isegi tehnoloogiat praegu olemas.

  5. jaanaru
    märts 2, 2013, 4:43 p.l.

    Põhimõtteliselt ma arvan, et seda projekti on vaja – mõõtes üksikute neuronite aktiivsust, kaheteistkümne neuroni aktiivsust või EEGd ei saa me aju tööprintsiipidest mitte kunagi aru (ehkki paljudel võib muidugi tekkida inimlik illusioon, et me saame). Me peame minema skaaladele, mida kirjeldab BAM (ehkki võib olla päris nii kaugele: ehk iga neuroni iga tulisklemist me tõepoolest ei saagi mõõta ja ehk seda pole tarviski).

    Samas ma nõustun, et praegu on veel pisut liiga vara – meil pole reaalselt tehnoloogiaid, millega seda projekti läbi viia. Saan aru, et projekti üks osa ongi neid tehnoloogiaid arendada, aga ehk oleks võinud oodata, kuni normaalses rahastuskliimas need tehnoloogiad mõne grupi poolt luuakse ja siis kõik koos neid rakendada. Nüüd, nagu Leopold ka mainib, kaotavad suure tõenäosusega rahaliselt kõik need, kes ei ole selle projektiga seotud, ja seetõttu võib olla, et me jõuame nende tehnoloogiateni hoopis hiljem, sest ehk need taibukad inimesed, kes endises kliimas oleksid kogemata vajaliku tehnoloogia avastanud, ei saagi finantsraskuste tõttu oma uurimistööd läbi viia.

    Aga loodame parimat🙂

  6. jaanaru
    märts 6, 2013, 7:25 p.l.
  7. jaanaru
    märts 15, 2013, 2:36 e.l.

    Ja tänase Science’i veergudel kirjutavad asjaosalised ise, mis on BAM ja miks seda tarvis on – http://www.sciencemag.org/content/339/6125/1284.summary

  8. MargusM
    aprill 5, 2013, 4:18 p.l.

    Sarnast juba olemasolevat lahendust mainitakse http://www.bbc.com/future/story/20130207-will-we-ever-simulate-the-brain
    “Last November, IBM presented a brain simulation called SyNAPSE, which includes 530 billion neurons with 100 trillion synapses connecting them, and does… not very much. It’s basically a big computer. It still needs to be programmed.”
    http://www.artificialbrains.com/darpa-synapse-program

  9. jaanaru
    juuli 17, 2013, 5:32 p.l.

    neid superprojekte kommenteeritakse ka tänase Nature’i veergudel – http://www.nature.com/news/neuroscience-solving-the-brain-1.13382

  10. jaanaru
    november 6, 2013, 6:54 p.l.

    Ja taaskord Nature’i veergudel lood nii inimaju suurejoonelisest simuleerimisest (http://www.nature.com/news/head-start-1.14091) kui ka Obama ajuteaduse rahastamisest (http://www.nature.com/news/neurotechnology-brain-storm-1.14105)

  1. No trackbacks yet.

Lisa kommentaar

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Muuda )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Muuda )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Muuda )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Muuda )

Connecting to %s