Digitális technikáról mindenkinek

A digitális technika már most is életünk integráns része és a jövőben még inkább azzá fog válni. Egyszer majd talán ezen technológia segítségével hozhatunk létre emberi szintű mesterséges intelligenciát (http://lf.estontorise.hu/archives/374), vagy akár új valóságot építhetünk általa (http://lf.estontorise.hu/archives/305). Ha úgy tetszik, isteni hatalom rejlik benne, miközben a dolgok legmélyén végtelenül egyszerű szabályok működnek. Ebben a bejegyzésben megpróbálok rávilágítani erre. Megmutatni, hogy hogyan épülhetnek fel ezek a bonyolult (bizonyos szempontból már most is intelligens) rendszerek hihetetlenül egyszerű komponensekből. Mindezt úgy, hogy bárki megértse.

Elsőként talán azt érdemes tisztázni, hogy mit csinál egy számítógép (vagy még szűkebben a mikroprocesszor)? A válasz igazából nagyon egyszerű. Számol. Ezt persze a matematikainál kicsit tágabb értelemben kell kezelni. Tud összeadni, szorozni, stb., de e mellett képes számokat mozgatni memória cellák között, vagy éppen egy cella tartalmától függően dönteni, hogy milyen további műveleteket végezzen. A lényeg mindebből, hogy a számítógép olyan izé, amibe számok mennek be, és amiből számok jönnek ki. Ez mind szép és jó, de mikor nyomkodom a mobiltelefonomat (ami ugye maga is egy számítógép), nem találkozok számokkal. Húzgálom az ujjamat az érintőkijelzőn, aminek hatására valami történik. Hol vannak itt a számok? Valójában a világon minden számokká alakítható. Elég ha csak a fizikára gondolunk. A fizikusok pont ezt csinálják, számok segítségével írják le a világot. Persze egy okostelefon a fizikainál sokkal absztraktabb szinten látja a környezetét. Vegyük például az érintőkijelzőt. Ha megérintem a kijelzőt, az érintés helye leírható két koordinátával. Az, hogy hol érintettük meg, a telefon számára csupán két szám. A kijelző már egy picit bonyolultabb. Ha valaki nézegette már nagyon közelről a TV-jét, láthatta, hogy sok kis pontból áll össze a kép. Ezek a pontok rendre hármas csoportokba szerveződnek, ahol a csoport elemei piros, zöld, kék komponensek. Ebből a 3 komponensből minden szín kikeverhető. A komponensek fényereje határozza meg pontosan, mi lesz a szín. A fényerő megadható egy számmal, így 3 szám leír egy képpontot. Egy kép tehát háromszor annyi számmal leírható, ahány pontot tartalmaz. Ugyanígy leírható számmal a hang, így a mikrofon (és az azt kiegészítő elektronika) hangot alakít számokká, míg a hangszóró fordítva, számokat alakít hanggá. Láthatjuk tehát, hogy a világon minden számokká alakítható. Ilyen módon tehát minden számítógép (ide értve az emberi agyat is) felfogható egy olyan fekete doboznak, amibe számok mennek be, és amiből számok jönnek ki. Ezt a fekete dobozt fogjuk kicsit jobban kifejteni a továbbiakban.

A digitális technikában minden lefedhető 2 fajta fekete dobozzal. Az egyik a kombinációs hálózat, a másik a sorrendi hálózat. Itt rögtön érdemes tisztázni, hogy itt mit jelent a "hálózat". Eddig számítógépről, meg processzorról beszéltem. A hálózat ennél általánosabb fogalom. Dióhéjban annyi a lényeg, hogy míg a processzor egy általános célú végrehajtó egység, aminek megmondhatjuk, hogy mit csináljon (programozható), addig a hálózat valamilyen speciális céláramkör. Tehát a processzor is hálózat, de hálózat például egy sima összeadó áramkör is, vagy egy egyszerű számláló, ami semmi másra nem képes, csak számolni, hogy hányszor nyomtunk meg egy gombot. Ez utóbbiak egyszerű hálózatok, míg egy processzor ezekhez képest rendkívül bonyolult. A lényeg, hogy bármilyen digitális technikával felépített számokból számokká alakító fekete doboz besorolható a fenti két kategória közül az egyikbe. A kombinációs hálózat tulajdonképpen egy táblázat, ami megmondja, hogy adott bemenetre mi a kimenet. Olyan mint ha 2 oszlopban felírnánk bal oldalra, hogy mik mennek be, jobb oldalra pedig, hogy milyen esetben mi jön ki. A sorrendi hálózat annyiban bonyolultabb, hogy annak van "emlékezete" (belső állapota). Hogy ezt megértsük, képzeljünk el egy számláló áramkört. Egy bemenete van, amire egy gombot kötünk, míg a kimenete egy szám, ami ugye azt jelzi, hogy hányszor nyomtuk meg a gombot. A bemenet ugye csak 1 meg 0 lehet (benyomtuk/nem nyomtuk be a gombot), a kimenetnek viszont mindig növekednie kell. Hogy tudjuk erre felírni az előbb említett 2 oszlopos táblázatot? Sehogy. Be kell vezetnünk még egy oszlopot az állapotnak. Így már felírható a táblázat. Ha megnyomták a gombot, és 0-nál tartunk, akkor a kimenet 1, ha megnyomták a gombot, és 1-nél tartunk, a kimenet 2, és így tovább. Az állapot tehát itt az, hogy éppen hol tart a számolás. Persze az állapot lehet sokkal bonyolultabb is. Egy processzor állapotát például nagyon sok tényező írja le. A gyakorlatban nem is tudnánk hozzá leírni egy ilyen 3 oszlopos táblázatot, mert iszonyat hosszú, és bonyolult lenne, de elméletileg létezik hozzá ilyen. Sorrendi hálózattal minden digitális áramkör elkészíthető. Ha egyszer képesek leszünk emberi szintű mesterséges intelligenciát alkotni digitális alapon, akkor arra is ráhúzható lesz ez a séma. A sorrendi hálózat tehát az univerzális fekete doboz. A sorrendi hálózatok viszont visszavezethetőek a kombinációs hálózatokra. Egy sorrendi hálózatot kiválthatunk egy olyan kombinációs hálózattal, aminek 2 kimenete van. Az egyik simán a kimenet, a másik pedig az állapot amibe került. Ezt a kimenetet kell visszavezetni a bemenetre, ahol ugye így a bemenet a sima bemenet lesz, és a rendszer jelenlegi állapota. Ebbe a vissza hurokba be szoktak még rakni egy memóriát, ami megőrzi az állapotot. Tehát ha az előbbi számlálós példát nézzük, úgy fog kinézni a bemenet, hogy kezdetben ha megnyomjuk a gombot, bemegy az 1-es (nyomott gomb), és a 0 állapot. A kimenet az 1-es lesz (ennyiszer nyomták meg), és egy 1-es, ami a következő állapot. A következő körben bemegy az 1-es (nyomott gomb), és az 1-es állapot. A kimenet 2-es lesz (ennyiszer nyomták meg), és egy 2-es. Folytathatnánk a sort a végtelenségig. A sorrendi hálózat tehát visszavezethető egy olyan kombinációs hálózatra, aminek a kimenetének egy része vissza van csatolva a bemenetére. Ezzel az egyszerű architektúrával pedig minden digitális áramkör megvalósítható. A mobiltelefonunk processzora, a notebook digitális alkatrészei, vagy akár egyszer majd a minket is túlszárnyaló mesterséges intelligencia, mind mind visszavezethető a sorrendi hálózatokra, amik pedig kombinációs hálózatokra. Ez utóbbiak pedig valójában nem mások, mint végeláthatatlan hosszú táblázatok. De hogy épülnek fel ezek a gyakorlatban?

A számítógépek mind a bemenő, mind a kimenő számokat 1-esek és 0-lák formájában kezelik. Nagyon leegyszerűsítve az 1-est az reprezentálja, hogy ott van áram, 0 esetén pedig nincs. Egy ilyen 0/1-et bit-nek hívunk. Úgy lesznek ebből számok, hogy fogunk belőle egy csomagot (mondjuk 8 db-ot, amit byte-nak neveztek el), és minden kombinációhoz hozzárendelünk egy értéket. 8 bit (1 byte) esetén 256 db (0-255-ig a számok) értéket tudunk hozzárendelni egy csomaghoz. Több csomagot összerakva sokkal nagyobb az értékkészlet, tehát sokkal nagyobb számokat, vagy akár tört számokat is ábrázolhatunk. Nem akarok nagyon mélyen belemenni, akit érdekel, utánaolvashat a Wikipedia-n (https://hu.wikipedia.org/wiki/Kettes_sz%C3%A1mrendszer). A lényeg, hogy kicsit finomodott a fekete dobozunk. Itt tartunk most: 1-esek és 0-lák mennek be az egyik oldalon és jönnek ki a másikon, belül pedig egy sorrendi hálózat dolgozik, ami egy visszacsatolt kombinációs hálózat. Ez utóbbi pedig nem más, mint egy táblázat, ami megmondja, hogy ha bemegy valami az egyik oldalon, minek kell kijönnie a másikon.

Most jutottunk el oda, hogy beszélhetünk a kombinációs hálózatról. Eddig erre egy táblázatként hivatkoztam, hogy tudjuk hová tenni fejben, de azért nem ennyire egyszerű a dolog. Az a baj, hogy már egy egyszerű digitális áramkörnél is olyan nagy lenne ez a táblázat, hogy nem bírnánk felírni. Vegyünk csak egy olyan áramkört, ami 16 bites számokat tud összeadni. Egy ilyenhez 73014444032 sorra lenne szükség. Egy ilyen áramkör hihetetlenül primitív egy processzorhoz képest. Még csak megtippelni sem tudnám, hogy mekkora szám jönne ki egy processzor esetén. Digitális áramköröket tehát nem így építünk. E helyett építünk egy primitív modult, és abból rakunk össze nagyobbakat. Építünk például egy 1 bites összeadót, aztán sorba rakunk belőle 16-ot. A legalsó szinten persze ugyanúgy táblázatok maradnak, de már kezelhetőek. Egy egy bites összeadó például 4 sor. Van neki 2 bemenete (ez a 2 bit, amit összeadunk), 1 kimenete, és egy átvitel, ami a következő összeadóba megy. Ugyanezt csináljuk mi is, mikor papíron összeadunk. Összeadjuk az utolsó 2 számjegyet. Általában már a fejünkben van minden számjegy kombináció összege, nem szoktuk az ujjunkon számolni. Leírjuk a számjegyet (kimenet), ha pedig a szám 10-nél nagyobb, akkor leírjuk a 2. számjegyet (kimenet), és a következő művelethez megjegyezzük, hogy 1-et hozzá kell adni (átvitel). Az összeadó tehát azért 4 sor, mert a 2 bemenetnek 4 kombinációja lehet. Minden bemenethez tartozik egy kimenet és egy átvitel. Ezeket tetszőleges hosszan egymás után tudjuk pakolni, ahogyan papíron is össze tudunk adni tetszőlegesen nagy 2 számot. Ehhez hasonlóan épül fel a digitális rendszerekben minden modul. A processzort egymással összekötött modulok alkotják, azokat kisebb modulok, azokat még kisebb modulok, azokat még kisebbek, azokat még kisebbek, stb. és a végén a legkisebb modulok már nem tovább oszthatóak. Ezeket hívjuk logikai kapuknak.

A logikai kapu az elemi digitális művelet megfelelője, és elég mindössze 3 fajta logikai kapu (valójában 1 is elég, de erről majd később) ahhoz, hogy bármilyen kombinációs hálózatot felépítsünk. Ez a 3 logikai művelet a NEM, az ÉS és a VAGY. A NEM a bemenete ellentétét adja. Tehát 0 esetén 1-et, 1 esetén 0-t. Az ÉS kimenete akkor lesz 1, ha minden bemenete 1, különben 0 (ha A ÉS B 1, akkor 1, különben 0). A VAGY kimenete pedig akkor 1, ha bármelyik bemenete 1 (ha A VAGY B 1, akkor 1, különben 0). De hogy lehet ebből kis kombinációs hálózatokat, kis modulokat építeni, amikből végül összeáll egy processzor? Ez igazából nem túl bonyolult. Vegyük az előbbi 1 bites összeadót, aminek van 2 bemenete, és 2 kimenete. Válasszuk külön a kimeneteket. Így kettő pici hálózatra van szükségünk, ami a 2 bemenet alapján kiszámolja az 1 kimenetet. Írjuk fel ezekre a 2 kis 4 soros táblázatot. Nézzük meg, hogy hol lesz a kimenet 1-es. A továbbiakban csak ezekkel a sorokkal foglalkozunk. Minden sorhoz készítsünk egy kis hálózatot, ami egy ÉS kapuból áll, és a bemenetén ahol 0 van, oda rakjunk egy NEM kaput. Tehát ha a sorban mondjuk 01 van, akkor (NEM A) ÉS B lesz a hozzá tartozó kifejezés. Az ÉS művelet miatt ez akkor, és csakis akkor lesz 1, ha a 01 kombináció meg be. Minden más esetben 0. Ha megcsináltuk minden olyan bemenetre ezt a kis hálózatot, ahol a kimenet 1, akkor kössük össze őket egy VAGY kapuval. Ennek ugye az lesz az eredménye, hogy ha bármelyik ÉS hálózat 1-es eredményt ad, a végén 1 fog kijönni, különben 0. És voila, megvan amit akartunk. A hálózatunk csak azokra a bemenetekre ad 1-est, amikhez a táblázatban 1-es tartozik, minden más esetben 0-t, tehát pont a táblázatnak megfelelően működik. Ezt a leírást egyébként diszjunktív normálformának nevezik, mert ÉS műveletek (konjunkciók) vannak VAGY művelettel (diszjunkció) összekötve. Ezeket aztán lehet optimalizálgatni, mindenféle trükköt alkalmazni a jobbá tételükre, de ne bonyolítsuk. Annyi a lényeg, hogy ebből a 3 műveletből bármilyen kombinációs hálózat, bármilyen 2 oszlopos binárisból binárisra képző táblázat megvalósítható. Van azonban még egy ezeknél is egyedibb művelet, a NEMÉS. Ez egy ÉS művelet annyi csavarral, hogy ennek 0 a kimenete, ha minden bemenete 1, különben 1-es. Tehát pont az ÉS művelet fordítottja. Ebből minden művelet összerakható. NEM A = A NEMÉS A. A ÉS B = NEM (A NEMÉS B). A VAGY B = (NEM A) NEMÉS (NEM B). Ezen szabályok miatt egész egyszerűen összerakható a fenti diszjunktív normálformának megfelelő hálózat, hisz a VAGY művelethez pont az ÉS műveletek ellentéte kell, amit a NEMÉS előállít. Tehát ha NEMÉS-eket kötünk össze NEMÉS-el, az pont olyan mint ÉS-eket VAGY-al összekötni. Nem baj, ha kicsit homályos a dolog, annyit kell ebből megértenünk, hogy ilyen NEMÉS kapukból minden kombinációs hálózat, így minden digitális áramkör összerakható. Ezzel egész szépen letisztult a fekete dobozunk: a bemenetek és kimenetek 0-lák és 1-esek. Belül egy sorrendi hálózat dolgozik, ami egy visszacsatolt kombinációs hálózat. A hálózat összekapcsolt modulokból áll, amik összekapcsolt modulokból állnak, amik további modulokból, stb. végül a legalsó szinten összekapcsolt logikai kapuk végzik a műveleteket. Ebből is igazából elég 1 fajta, a NEMÉS (angolul NAND). Ilyen NAND kapuk megfelelően összekötött hálózatából tetszőleges bonyolult digitális áramkör összerakható. Itt egy pillanat erejéig felhívnám a figyelmet az emberi aggyal való hasonlóságra, ahol ugyancsak primitív egységek (neuronok) bonyolult hálózata működik. Csakhogy egy neuron jóval bonyolultabb mint egy NAND kapu és maga a kapcsolatrendszer is sokkal komplexebb. Látva, hogy primitív NAND kapukból milyen komplex rendszerek összerakhatóak, nem is tűnik annyira hihetetlennek, hogy az emberi agy sem több neuronok kusza hálózatánál, és hogy ez a hálózat mindenféle misztikus lélek nélkül létrehozhatja az emberi tudatot. De térjünk vissza a logikai kapukhoz. Miből épülnek fel ezek? Van még lejjebb valami?

A digitális áramkörök legalapvetőbb alkotóeleme a tranzisztor. Ez az a legkisebb építő elem, amiből aztán a kapuk felépülnek. A tranzisztor tulajdonképpen egy kapcsoló, amit árammal lehet kapcsolni. Két fajtája van. Az egyik bekapcsol áram hatására, a másik pedig ki. Ebből aztán könnyen kapukat építhetünk. A NEM kapu ugye simán a második fajta kapcsoló, ami áram hatására kikapcsol. A kapcsolót áramra kötjük, majd ha a bemenetén 1-es jön, kikapcsol, így a kimenetén nem lesz áram (0), ha 0 jön, bekapcsol, és áram lesz a kimenetén (1). Az ÉS kapu sorba kötött, áramra bekapcsoló kapcsolók összessége. Egy ilyenen ugye csak akkor tud áthaladni az áram, ha minden kapcsoló zárva (minden bemenet 1-es), ha csak egy bemenet is 0, a kimeneten nem lesz áram (0 lesz a kimenet). A VAGY kapu ehhez hasonló, csak ott párhuzamosan vannak kötve a kapcsolók, így ott elég ha egy kapcsoló zárva van. A fentiekből persze összerakható a NEMÉS kapu is (egy NEM-ből és egy ÉS-ből), így VAGY kapura nincs is szükség. A tényleges megvalósítás kicsit bonyolultabb (pl. párban dolgoznak a tranzisztorok, hogy gyorsabb legyen a működés), de az elv ennyire egyszerű. Egymással összekötött piciny kapcsolók (tranzisztorok) sokasága építi fel a világ összes digitális áramkörét.

Ezzel végére is értünk a kis digitális technika kurzusunknak. Nagyon nehéz egy ilyen rövid bejegyzésben olyan terjedelmes témát tárgyalni, mint a digitális technika, de remélem ennek ellenére sikerült elérni a célomat. Megmutatni, hogy ez az egész nem is annyira bonyolult, és rávilágítani arra, hogy végtelenül egyszerű dolgokból (ez esetben kapcsolókból) hihetetlenül bonyolult dolgok (szuperszámítógépek, és talán egyszer emberi szintet meghaladó mesterséges intelligencia) jöhetnek létre.

Vajon mennyire bonyolult az emberi agy?!

Agyunk a legbonyolultabb szervünk, ami minket embereket messze az állatvilág fölé emel. Hihetetlen dolgokra vagyunk képesek általa, elég ha csak a legutóbbi pár száz év fejlődését nézzük. De vajon mennyire bonyolult valójában? Elképzelhető, hogy nagyon egyszerű működésű idegsejtek összessége olyan csodálatos dolgot hozzon létre, mint az emberi elme? És végül, elképzelhető hogy valaha mi is alkothatunk valami hasonlót, egy emberi szintű MI-t?

Írnék pár sort az élet keletkezéséről, mert bizonyos szempontból nagyon hasonló ez a két téma. A kreacionisták fő érve az evolúcióval szemben, hogy egy ennyire komplex dolog, mint az élet nem jöhetett létre véletlenül. Ez az érvelés nagyon hasonló ahhoz, amivel az emberi szintű MI ellenzői érvelnek, vagyis hogy olyan csodás dolog, mint az emberi eleme nem jöhet létre egyszerű neuronok hálózatából. Mindkét érvelés arra épít, hogy "elképzelhetetlen", hogy így legyen. De vajon jogosak ezek az érvelések? Tegyük fel, hogy a földi élet kialakulásának esélye 1 az 1 milliárdhoz. Ennyi az esélye annak, hogy önreprodukáló molekulák álljanak össze, amiből sejtek, majd többsejtű organizmusok, növények, állatok, majd végül emberek alakuljanak ki. Egy ilyen kis esélyre azt mondhatnánk, hogy gyakorlatilag nulla. Egy tízmilliomod százalék esély tényleg elég pici. Csakhogy az Univerzumban létezhet akár 10 milliárd élet kialakulására alkalmas bolygó is. Ha innen nézzük a dolgot, akkor nem hogy nem kicsi ez az esély, hanem szinte biztos, hogy pár helyen kialakul az élet. Olyan ez, mint ha 6 oldalú kockával 60x dobhatnánk. Ennyi dobásból kicsi az esély rá, hogy nem dobunk egyetlen 6-ost sem, sőt majdnem biztos, hogy több 6-ost is dobunk majd. A számokat persze csak hasra mondtam. Nem tudom, pontosan mennyi a matematikai esélye az élet kialakulásának, és ez hogy aránylik az Univerzum méretéhez (szerintem más sem). Arra próbáltam csupán rámutatni, hogy mennyire nem tudjuk kezelni ezeket a hatalmas mennyiségeket. Az agyunk és a képzelő erőnk ilyen szempontból nagyon korlátozott. Olyan dolgokat vagyunk képesek elképzelni, amiről van valamiféle tapasztalatunk. Pár ezer kilométer, pár tíz év, ez az a közeg, amiben mindennapjaink során mozgunk. Ezzel szemben több milliárd (1 000 000 000) év időtartam, vagy pár fényév (9 460 500 000 000 000 km) távolság már kezelhetetlenül nagy számok. Arra szerettem volna csak rámutatni, hogy ilyen mennyiségek esetén jobb ha kicsit félretesszük az intuíciónkat, az ösztönös megérzéseinket, hiszen szinte biztos, hogy ezek be fognak csapni. Szerencsére az ember képes az absztrakt gondolkodásra. Képes arra, hogy a számára nem kezelhető dolgokból kis csomagokat készítsen, és felcímkézze azokat, hogy így kezelhetővé váljanak. Ezekből a kis csomagokból pedig aztán értelmes következtetéseket vonhatunk le. Például olyanokat, hogy az Univerzum méretét figyelembe véve jó esély van rá, hogy az élet kialakulása valóban a véletlen műve legyen.

Ez után a hosszúra nyúlt bevezető után térjünk rá az agyra. Becslések szerint az agyat kb. 100 milliárd (100 000 000 000) db idegsejt alkotja. Ez azt jelenti, hogy ha egyetlen idegsejtet fél mm-re nagyítanánk (kb. a köröm alatti piszok), és egymás mellé raknánk őket, az az egyenlítő mentén körbeérné a Földet. És ez még csak az idegsejtek száma. Ezek a sejtek keresztül kasul kapcsolódnak egymáshoz, így a szoftver, a tulajdonképpeni tudás ezekben tárolódik. A szinapszisok száma becslések szerint 100 billió (100 000 000 000 000). Ez iszonytatóan nagy szám. Valahol azt olvastam, hogy ha ezeket a szinapszisokat egymás mellé helyeznénk, az így "kihajtogatott" agy elérne a Holdig. Ezek hihetetlenül nagy számok. De vajon a nagy mennyiség önmagában elég lehet ahhoz, hogy egyszerű komponensekből valami olyan bonyolult dolog jöjjön létre, mint az emberi tudat? Valójában rengeteg példát láthatunk arra, hogy valami nagyon egyszerű dologból valami nagyon komplex jön létre. Nem is kell nagyon eltávolodnunk a biológiától. Ott van például a DNS, ami teljes testünk kódját tartalmazza. A DNS-nek csupán 4 alkotóeleme van: Adenin, Timin, Guanin, Citozin. Ennyi. Ezzel a 4 elemmel a Föld minden élőlénye lekódolható a legapróbb egysejtűtől a növényeken és az állatokon át egészen minden emberig. Persze aki járatos a számítástechnikában, az nem rökönyödik meg ezen, hiszen ott csupán két számmal, 0-val és 1-essel kódolnak mindent. Minden programkód, minden adat, az Internet összessége és az azon tárolt minden tudás, mind mind leírható 1-esek és 0-k összességével. Ugyancsak a számítástechnikában létezik egy alapvető művelet, a NAND. Ebből a műveletből minden logikai áramkör (ide értve bármilyen mikroprocesszort) felépíthető. Bármilyen algoritmus, bármilyen program működés visszavezethető erre az egy műveletre. Annyira egyszerű, hogy akár le is írhatom ide: 00->1, 01->1, 10->1, 11->0. Ennyi. Ebből fel lehet építeni bármilyen digitális számítógépet és bármely azon futtatható algoritmust. Számtalan példát találhatunk tehát akár közvetlen környezetünkben is, mikor valami nagyon egyszerű alapműködésből valami nagyon komplex jöhet létre. Ennek fényében tehát az emberi agy a maga iszonytatóan sok idegsejtjével és az azokat összekötő nagyságrendekkel több szinapszisával valóban képesnek tűnik az emberi elme létrehozására úgy, hogy egyetlen idegsejt működése eközben lehet rendkívül egyszerű is. Nem szabad lebecsülnünk a mennyiség erejét.

No de hogy lesz ebből intuíció? Hogy lesznek ebből művészetek és megannyi csodás dolog, amire az ember képes? Erről nem tudok semmi biztosat, de elmesélem én hogyan képzelem. Szerintem minden ember agya egy kis külön világ. Ne úgy gondoljunk rá, mint egyszerű tárolóra, hisz messze több ennél. Úgy gondolom, hogy ha valamilyen hatás ér minket, ha meglátunk, meghallunk valamit, az nem csak rögzül, hanem onnantól külön életet kezd élni. Ezek a dolgok folyamatosan cikáznak a fejünkben, miközben új gondolatok keletkeznek. Azt sem tartom kizártnak, hogy ezek a gondolatok, idegi mintázatok egymással keveredve, egymással versenyezve alkotnak új gondolatokat, miáltal egyfajta gondolat evolúció is működhet az agyunkban. Az egész agyunk szüntelenül "forr" és mi ebből nem érzékelünk semmit. A tudatos rész mindebből csak a felszín. Ha észlelünk valamit, az olyan mint ha követ dobnánk egy tó vízébe, áramlatokat kelt, ami ezzel a folytonos zizegéssel keveredve valami mintázatot rajzol a víz színére, ezek a gondolataink amik alapján cselekszünk. Úgy képzelem tehát, hogy bennünk folyamatosan működik egyfajta belső világ ami a külső világ érzékelő rendszerünkön keresztül képzett lenyomata. Úgy gondolom, hogy ez az amit megtapasztalhatunk akkor, mikor álmodunk. Az álom tisztán a belső világ terméke, az ami a cikázó gondolatokból a felszínen megjelenik. Ha alszunk, kizárjuk a külvilágot és belemerülhetünk ebbe. Úgy gondolom, hogy ez a folyamat éber állapotban sem marad abba csak nagyon erősen befolyásolják a külső ingerek, amik elnyomják a belső mozgolódást. Szerintem tehát az ébrenlét is nagyon hasonló az álomhoz, csak ezt erőteljesen alakítja a külvilág és amit érzékelünk. Amiben élünk, az nem a külvilág, hanem annak bennünk leképzett képe. Ebben a pezsgésben már szerintem nem olyan nehéz meglátni az intuíciót, a művészeteket, a hatalmas tudományos áttöréseket. Ezek mind mind annak az evolúciónak a termékei, ami az agyunkban megállás nélkül folyik. A nagy zeneszerzők fejében sok régi dallam keveredik és verseng egymással, létrejön sok disszonáns dallam, ami hamar el is hal, amiből a művész semmit nem érzékel, csupán a végeredményt ami feljut a tudatos szintig. Isteni sugallatnak hiszi a zenét, ami egyszer csak úgy beugrik, pedig az agya a háttérben komoly munkát végzett, hogy a valóságból összegyűjtött kis gondolatmorzsákból újabbakat fabrikáljon, amikből végül valamikor kibukik egy tökéletes dallam. Az agysejtek szüntelen összjátéka ilyen mennyiségek mellett összehozhat olyan csodát, mit az emberi tudat. Én ezt a teóriát elfogadhatónak tartom.

Így már csak egy dolog maradt, hogy vajon egyszer majd építhetünk-e emberi szintű mesterséges intelligenciát? A fentiek alapján én úgy gondolom, hogy elfogadható modellje az emberi agynak az, hogy egyszerű működésű neuronok kusza hálózatából áll és komplexitását a neuronok és a köztük lévő kapcsolatok nagy száma adja. Elfogadhatónak tartom, hogy egy ilyen rendszerből ki tud pattanni minden csoda, amit az ember valaha is létrehozott. Ebből a szempontból tehát az emberi agy nem bonyolult. Nem bonyolultabb mint a jelenleg is használt mély neurális hálók. Ez azonban nem jelenti azt, hogy könnyű lenne emberi szintű mesterséges intelligenciát létrehozni. A jelenleg használt neurális hálózatok mindig üresen (pontosabban általában véletlenszerűen inicializált súlyokkal) indulnak. Ezt az üres hálót aztán addig tanítják (optimalizálgatják a súlyokat), amíg nem csinálja azt, amit elvárunk tőle. Ezzel szemben az élőlények agya egyáltalán nem "üres", hanem az evolúció által évmilliárdok alatt finomra csiszolt szerkezettel rendelkezik. Az absztrakt gondolkodás, a beszéd, az érzelmek, és még megannyi dolog csírája ott van már a megszületett gyermek agyában, és a teljes működésnek csak egy része az amit élete során tanul és rögzít a szinapszisokban. Nem hiszem, hogy ezt az évmilliárdok alatt készült mesterművet képesek lennénk csak úgy újra feltalálni. Egy választásunk maradt, hogy lemásoljuk az agy szerkezetét. Úgy gondolom tehát, hogy mindaddig nem lesz emberi szintű mesterséges intelligenciánk, amíg nem vagyunk képesek az emberi agy feltöltésére, ezt követően pedig mi magunk leszünk a mesterséges intelligencia, úgy ahogyan Kurzweil és még sokan mások jósolják.

Összefoglalva tehát, az én véleményem szerint az agy egyfelől egyszerű (egyszerű komponensek és egyszerű szabályok alkotják), másfelől bonyolult (rendelkezik egy évmilliárdok alatt kialakult alap szerkezettel). Úgy gondolom, hogy az emberi szintű MI megalkotásának nehézségét nem az fogja adni amit sokan gondolnak, hogy olyan számítógépet alkossunk ami képes az emberi értelem futtatására. Még azt is elképzelhetőnek tartom, hogy a jelen kor legerősebb szuperszámítógépei már képesek lennének az emberi elme szimulálására, de ha mégsem, ez akkor is csak számítási kapacitás kérdése. Sokkal nagyobb kihívásnak gondolom azt, hogy az agyat hogyan tudjuk majd teljesen feltérképezni és milyen módon tudjuk majd leképezni ebbe a szuperszámítógépbe. Részben tehát igaza van a mesterséges intelligencia azon szakértőinek, akik szerint az emberi szintű MI fényévekre van a jelenleg használt mély neurális hálóktól. De nem azért, mert a neurális hálóknak még sokat kell fejlődnie, hanem azért, mert valami teljesen másra (az agy térképére) lesz majd szükségünk. Ezen a téren viszont történhet áttörés, ami akár belátható távolságra (pár 10 év) hozhatja az emberi szintű MI megalkotását, úgy ahogyan Kurzweil is megjósolta. Hogy mi lehet ez az áttörés, azt nehéz megmondani. Lehet, hogy az agyat a halál pillanatában lefagyasztva és nagyon vékony szeletekre vágva képesek leszünk hatékonyan letapogatni és feltérképezni. Az is lehet, hogy a nanotechnológia, a nanorobotok lesznek a segítségünkre, vagy valami non invazív, MRI szerű technológia, esetleg az ember-gép interfészek megjelenésével és az agy bizonyos részeinek kiváltásával végül évtizedek alatt folyamatosan cseréljük majd gépekre a teljes agyunkat. Nehéz megmondani mi lehet a megoldás, de majdnem biztos vagyok benne, hogy a jelenlegi deep learning forradalmat követni fogja egy új forradalom, aminek középpontjában az emberi agy feltérképezése fog állni. E nélkül nehezen tudom elképzelni az emberi szintű MI megalkotását.

Milyen lehet egy intergalaktikus idegen faj?

Az embernek az intergalaktikus szó hallatán talán a Star Trek csillaghajó legénysége, esetleg a kis szürke, nagy szemű emberkék által vezetett UFO-k jutnak az eszébe. De vajon a valóságban hogyan nézne ki egy csillagközi utazásra képes idegen faj? Ebben a bejegyzésben megpróbálom felvázolni, hogy milyen az általam legvalószínűbbnek tartott scenario. Ehhez megpróbálok abból kiindulni, amit jelenleg tudunk a világról. Einstein óta úgy tudjuk, hogy a világban a fény sebessége abszolút határsebesség amit semmilyen módon nem léphetünk túl (ez persze nem tudhatjuk teljesen biztosan, de egyelőre úgy tűnik, hogy így van). Ez elég rossz hír az idegenekkel való találkozás szempontjából, hisz a nagy távolság így áthághatatlan falakat állíthat közénk. Ha elfogadjuk, hogy az élet véletlen alakult ki az evolúció által, akkor az univerzum méreteit figyelembe véve jó eséllyel számtalan helyen kialakulhatott értelmes élet. Annak viszont igen kicsi a valószínűsége, hogy ez csillagközi léptékkel mérve a közelben történt. A közel itt pár száz fényévet jelent. Ez ugye azt jelenti, hogy a létező legnagyobb sebességgel, a fény sebességével is évezredekig tarthat míg ideérnek. Ahhoz, hogy mostanában találkozzunk egy ilyen idegen faj képviselőivel, azoknak több ezer éve már olyan fejlettségi szinten kellett lennie, hogy csillagközi űrhajót indítsanak, ráadásul pont jó irányba kellett elindulniuk, hiszen mi egy több ezer fényév sugarú gömbfelület egyik ici-pici pontja vagyunk. Egy ilyen gömbfelület hihetetlenül nagy, elenyésző az esélye, hogy pont eltrafálják a bolygónkat. E mellett hatalmas elkötelezettség nekiindulni egy ekkora útnak. Továbbá ha térben még el is találnak minket, időben megint csak kétséges a dolog. Ha nálunk sokkal korábban alakultak ki, és indultak meg, még nem találnak itt minket, ha később, akkor pedig talán már nem találnak itt, mert már kipusztítottuk magunkat. Fura mód tehát az univerzum nagy mérete miatt egyaránt igaz, hogy jó eséllyel léteznek rajtunk kívül is értelmes lények, de nagy valószínűséggel soha nem fogunk tudni róluk. Ez utóbbiból viszont nyilván hibás lenne azt a következtetést levonni, hogy nem is léteznek. (Erről itt írtam bővebben: http://lf.estontorise.hu/archives/250)

Persze a találkozás nem teljesen kizárható, illetve más intelligens fajokkal való találkozás nélkül is érdemes lehet meghódítani más csillagrendszereket és galaxisokat. De mi kell ahhoz, hogy ilyen távolságokat megtehessünk? A Wikipedia-n van egy jó bejegyzés a csillagközi utazásról (https://hu.wikipedia.org/wiki/Csillagk%C3%B6zi_rep%C3%BCl%C3%A9s) ahol végigveszik a lehetőségeket. Elsőre a térhajtómű és a féregjáratok használata tűnik a legígéretesebbnek, mivel fénynél gyorsabb utazással kecsegtet, de rossz hír, hogy ezek egyelőre csak fikciók, játék Einstein képleteivel. Valójában semmi nem utal arra, hogy ezek a dolgok léteznek vagy valaha is megvalósíthatóak lesznek, így ha a tudomány jelen állása szerint próbáljuk megválasztani a legmegfelelőbb módszert, ez az utazási forma kiesik. A nukleáris és fúziós hajtás segítségével nem érhetünk el elegendő sebességet, ráadásul rengeteg üzemanyagot kellene magunkkal vinni, ami megint csak probléma. Ha az üzemanyagot útközben szedjük össze, akkor is kétséges, hogy találunk-e elegendő mennyiséget a csillagközi térben. Az antianyag meghajtással az a baj, hogy antianyagot nem nagyon találni az univerzumban (hála istennek), így csak előállítani lehetne, amihez hihetetlen mennyiségű energiára lenne szükség. Ráadásul ezt is magunkkal kell vinni. Van itt még Hawking sugárzással hajtott hajó, amihez egy fekete lyukat (ami egy összeomlott csillag) kellene az űrhajó motorjába csomagolni, ami megint csak nem egy egyszerű dolog. A csillagközi utazásra tehát jelen tudásunk szerint a napvitorla lehet a legalkalmasabb. Ez egy hatalmas tükröződő felület, amit az indulási pontból nagy erejű lézerekkel megvilágítva gyorsítanak fel. A fény ugyanúgy nyomást fejt ki a felületre mint más részecske sugár, így ezzel meghajthatunk egy űrhajót. A meghajtás előnye, hogy nem kell magunkkal vinni üzemanyagot, és elméletileg tetszőlegesen megközelíthető vele a fény sebessége. Egy nagy kérdés van csak, a tömeg. Minél nagyobb a tömeg, annál több energia kell a felgyorsításához, egy csillaghajónak pedig elég nagy a tömege. Ott van ugye a legénység, a létfenntartó rendszerek, a tápanyag ellátás, stb. Egy ilyen hosszú útra fel kell építeni a hajón egy komplett önfenntartó, földihez hasonló ökoszisztémát. Ez hatalmas űrhajót jelent, aminek a gyorsítása rengeteg energia. A probléma forrása, hogy az emberi test a földi életre lett kitalálva nem pedig űrutazásra. Sok helyet foglal, nagy a tömege, és rengeteg igénye van (megfelelő hőmérséklet, tápanyag, stb.). Ideálisabb megoldás lenne, ha magunk helyett egy gépet küldenénk a csillagközi utazásra. Mivel kommunikálni nem nagyon tudunk vele ilyen távon (megint az a fránya fénysebesség), ezért valami intelligens gépet. A legjobb megoldás az lenne, ha egy olyan gépet küldhetnénk, ami képes emberek tudatát futtatni. Ez nem mond ellent semmilyen fizikai törvénynek, a tudomány mai állása szerint megvalósítható. Egy csillagközi utazásra készülő idegen faj jó eséllyel képes olyan számítógépet készíteni, ami szimulálja a lények agyát, sőt, ha hihetünk Ray Kurzweil-nek, akkor belátható időn belül mi emberek is képesek lehetünk erre. Egy ilyen számítógép ideális esetben nagyon kis méretű és tömegű lehet, olyan, mint Charles Stross Accelerandojának (http://www.adastrakiado.hu/charles-stross-accelerando-e-konyv.html) bolhacirkusz nevű csillaghajója, ami egy napvitorlából és egy kólás doboz méretű számítógépből áll, ami egyszerre szimulálja a legénységet és a virtuális környezetet ahol a mindennapjaik telnek. Definíció kérdése, hogy egy ilyen hajót szuper fejlett űrszondának nevezünk, vagy legénységet szállító mini csillaghajónak. Véleményem szerint ez utóbbi megfelelőbb, de ez valójában részletkérdés. Egy a világ másik végén élő idegen faj valószínűleg hasonló problémákkal küzd, így az én idegenjeim nem Klingonok, vagy kis szürke emberek, hanem napvitorlával közlekedő konzervdobozok. (itt írtam erről kicsit bővebben: http://lf.estontorise.hu/archives/468)

Megvan tehát az ideális csillaghajó, de kérdéses, hogy mit tud kezdeni egy konzervdoboz ha elérte a célját. Valószínűleg megfigyeléseket akar végezni, vagy még inkább kolonizálni akarja a távoli, idegen égitestet, ami jelen esetben a bolygó konzervdobozokkal való benépesítését jelenti, hisz egy ilyen, virtuális létre képes faj miért akarna visszatérni az ódivatú fizikai testéhez. Mivel a tömeg elég kritikus tényező, nem dolgozhatunk hozott anyagból, a bolygó anyagát kell hasznosítanunk. A jelen kor válasza a problémára talán a 3D nyomtatás lenne, de ugye nem vihetünk magunkkal egy böszme nagy 3D nyomtatót, hogy újabb konzervdobozokat nyomtassunk, így ideálisabb megoldásnak tűnik az alulról felfelé építkezés. A konzervdobozokban tehát nanobotokat lenne célszerű a bolygóra vinni, amik a bolygó anyagát felhasználva előbb elszaporodhatnak, majd további konzervdobozokat építhetnek fel, illetve minden további szükséges eszközt. Eleve magát az űrhajót (a konzervdobozt) is célszerű lenne ilyen nanobotokból felépíteni, így az űrhajó anyaga maga esne szét, és építené fel a kolóniát. Olyan lenne, mint sok kis sejt ami egymással kapcsolatot tartva egyfajta szuperagyként működik, de e mellett a sejtek korlátozott mozgásra, szaporodásra, és a környezet átalakítására is képesek. Egy ilyen idegen faj tehát egyfajta nanofelhőként létezik, pontosabban az egyes egyedek a nanofelhőn "futó szoftver" részei. (itt írtam kicsit még a nanobotok alkotta "por"-ról: http://gp.estontorise.hu/archives/134879)

Úgy képzelem tehát, hogy egy ilyen fejlett, csillagközi idegen faj jó eséllyel nanorobotok segítségével hódítaná meg tágabb környezetét. Napvitorlás hajókkal indulna neki az ismeretlennek, hogy a fényét megközelítő sebességgel érjen el új helyekre. Úgy képzelem, hogy a célja egyfajta galaxisokon átívelő, internet szerű hálózat építése lenne, egyfajta szuperagy, ami egyre csak terjed, és aminek a csomópontjai kolonizált bolygók és űrben lebegő köztes node-ok. Az így létrejött hálózatban futna a szimulált világ, amiben ezek a testüket levedlett, virtuális lények élnek, akik a meghódított területen belül puszta információként fénysebességgel utazhatnak. Az ő számukra bármely két csomópont között egy pillanatig tart csak az utazás, mintha csak teleportálnának. Persze a fény sebességének korlátját ők sem léphetik át, így ha mondjuk 80 fényév távolságba utaznak, az számukra csak egy szemvillanás, mégis a kinti világban 80 év telik el. Egy ilyen kis átruccanás a szomszédba ugyan csak egy pillanat, mégis, mikor visszaérnek a kiindulási pontra, már 160 év eltelt. Persze egy öregedéstől és mindenféle zavaró fizikai törvényektől mentes szimulált világban teljesen más lehet az idő fogalma. Bármilyen eleven is legyen a fantáziánk, képtelenek vagyunk elképzelni egy ilyen világot, megérteni egy ilyen lény gondolkodását és a világhoz való viszonyát. Ez már a technológiai szingularitáson túli létforma.

Vajon milyen lehet találkozni egy ilyen csillagközi idegen faj tagjaival? Ahogy a bejegyzés elején írtam, erre szerintem kicsi az esély. Sokkal nagyobb esélyt látok arra, hogy mi válunk majd ilyenné idővel. Ennek ellenére azért játszunk el kisit a gondolattal. A legpozitívabb scenario, hogy a fajunkat érdemesnek találják rá, és felemelik maguk közé, ezzel sok száz évnyi fejődést megspórolva nekünk, a mi fogalmaink szerint kvázi istenekké téve minket az ő szimulált világukban. A kevésbé drasztikus, de még mindig pozitív forgatókönyv (talán ez a legvalószínűbb), hogy tojnak a fejünkre. Mint fejlődésben lévő idegen faj, hagynak élni, és messze elkerülik ezt a naprendszert. A legrosszabb eset, hogy megőrzésre alkalmatlan primitív létformaként bedarálnak minket, hogy szuperszámítógéppé alakítsák a bolygónkat. Az ő szemükben talán a mi létünk puszta anyagpazarlás. A Föld anyagának sokkal-sokkal jobb felhasználása ha világok és lények ezreit szimulálja. Elon Musk szavaival élve spam-ként tekintenének ránk és elpusztítanának minket. Az idegenekkel való csata valószínűleg nem lenne túl hosszú és nélkülözne minden hollywoodi elemet. Nem lenne lövöldözés, nem jönnének UFO-k, csak egy (vagy pár) kis meteor. Jó eséllyel észre sem vennénk őket. A nanorobotok rövid úton ellepnék a Földet. Ott lennének mindenhol, ide értve a mi szervezetünket is, hisz belélegeznénk, meginnánk, megennénk őket, úgy, hogy halvány lila fogalmunk nem lenne róla, hogy megtámadtak. Aztán mikor úgy döntenek, hogy eljött az idő, egy pillanat alatt egyszerre pusztulna ki az emberiség, hogy átadja a helyét a nagy ezüstös trutyinak. Jó eséllyel észre sem vennénk, hogy megtámadtak, majd le is igáztak minket. Nem lenne fájdalmas halál, és esélyünk sem lenne a harcra. Az is lehet, hogy puszta antikvitások iránti hódolatból tovább szimulálnának minket. Tovább futtatnák az agyunkat, és megteremtenék számunkra a Föld virtuális mását, csupán azért, hogy amolyan rezervátumot építve nekünk megőrizzék a fajunkat. Mindebből semmit nem vennénk észre. Az sem kizárható, hogy mindezen már túl vagyunk és jelenleg is ebben a virtuális rezervátumban töltjük a napjainkat.

Talán soha nem fogunk idegen lényekkel találkozni (ami az utolsó mondatok fényében talán a lehető legjobb dolog, ami velünk történhet), de ha mégis, én valahogy így képzelem őket. Persze az is lehet, hogy ez nem is egy idegen faj leírása, sokkal inkább a mi távoli jövőnk ...

A relativtáselmélet alapfogalmai, a hullámfüggvény és a megfigyelés a kvantummechanikában

A fizikusok által használt fogalmak gyakorta teljesen más jelentéssel bírnak, mint a klasszikus értelmezés. Például a relativitáselmélet tér és idő fogalma kicsit más mint ami a hétköznapi ember fejében van ezekről. A relativitáselméletben az idő a mért idővel, a tér pedig a mozgások és anyageloszlás által definiált térrel azonos. Tehát mikor Einstein azt állítja, hogy az idő nagy sebességű rendszerekben lelassul, akkor valójában arról beszél, hogy ilyen sebességeknél valami okból minden fizikai folyamat lelassul. A sebesség tehát nincs hatással a "klasszikus" értelemben vett időre, csupán a "mért" időre. Érdemes persze elgondolkodni, hogy a "klasszikus", elvont időfogalomnak van-e bármi értelme. Ugyanez a helyzet a térrel is. Van a fejünkben egy absztrakt tér fogalom amivel nem fér össze, hogy ez a valami meggörbülhet. Itt is arról van szó, hogy nem ez az "absztrakt tér" görbül meg, megy össze, stb. hanem a térrészben valami okból minden fizikai folyamat, minden mozgás ilyen görbült pályán történik. Itt megint feltehetjük magunknak a kérdést, hogy az anyag nélküli térnek van-e bármiféle jelentése, és ha jól belegondolunk rá fogunk jönni, hogy a teret valóban az anyag elhelyezkedése és mozgása definiálja, ahogyan az időt is érdemesebb a mért idővel azonosítani. Az elvont tér fogalomnak, ahogyan az elvont időnek nincs semmi fizikai realitása, az csak a fejünkben létezik. Érdemes megjegyezni azonban, hogy létezik a relativitáselméletnek egy Lorentz féle értelmezése (itt írtam róla: http://lf.estontorise.hu/archives/64), ahol nincs szükség a tér és az idő fogalmának újraértelmezésére. Lorentz szerint a relativitáselmélet minden következménye az anyag éterrel való kölcsönhatására vezethető vissza. Így a tárgyak azért rövidülnek meg nagy sebességek esetén, mert az éter által közvetített elektromágneses mező torzul, így "összenyomódnak" az atomok, ezzel együtt pedig minden tárgy. Lorentz nem beszél az időről és a tömegről, de a fentiek kiterjeszthetőek ezekre a mennyiségekre is. Végül a fizikus társadalom Einstein megközelítését fogadta el, ami nem fejtegeti a dolgok "működési mechanizmusát", tehát nem ad választ a "miért"-ekre, de "fizikusi szempontból" sokkal elegánsabb, hisz nem kell hozzá feltételezni az éter létezését, mégis pár előfeltételből sokkal több jelenség levezethető mint Lorentz elméletét alkalmazva. Ezért aztán a legtöbb helyen meg sem említik Lorentz elméletét, pedig ez sokakat segíthetne abban, hogy megértsék a relativitáselméletet. De itt most nem is a két elmélet a lényeg, hanem hogy ugyanarra a jelenségre adható több teljesen ekvivalens (ugyanolyan jó) magyarázat, valamint hogy a fizikában használt fogalmak sokszor különböznek a hétköznapiaktól. Fontos tisztázni ezeket a fogalmakat, ha meg szeretnénk érteni, hogy mit mondanak ezek az elméletek a világról. A témában fellelhető irodalomban általában egyáltalán nem szentelnek időt ennek tisztázására, pedig e nélkül nagyon nehéz a mondanivaló tényleges megértése. Nem csoda hát, hogy legtöbbünk fejében mind a relativitáselmélet, mind a kvantummechanika csak misztikus maszlagnak tűnik, ami pedig ennél is rosszabb, hogy sokan ennek ellenére érteni vélik ezeket az elméleteket, pedig valójában félreértik őket. Ebből lesznek aztán olyan mondatok, mint hogy "Einstein bebizonyította, hogy létezik időutazás a múltba", vagy hogy "a kvantummechanika szerint mindannyian hullámok vagyunk", és ebből simán levezetik a túlvilág és a halál utáni élet létezését. Nagyon fontos hát, hogy értsük az alapfogalmakat, hisz e nélkül nem fogjuk megérteni, vagy félre fogjuk érteni a modern fizika állításait.

Ilyen alapfogalom a kvantummechanikában a hullámfüggvény is. A részecskék egyáltalán nem úgy hullámok, ahogyan azt elsőre gondolnánk. Ennek megértéséhez vegyük elő a jó öreg kétréses kísérletet (http://lf.estontorise.hu/archives/260). A kísérletben ugye egy részecske forrásból (most legyen elektronágyú) lövünk ki részecskéket egy felfogó ernyőre. A részecske sugár útjába egy falat teszünk, amin nyitunk egy rést. A résen átmegy az elektronok egy része és a felfogó ernyőn megjelenik a minta. Fontos tudnunk, hogy mivel az elektron a kvantummechanika szabályai szerint mozog, ezért a becsapódás helye mindig bizonytalan. Nem vagyunk képesek pontosan megmondani, hogy hova fog becsapódni a kilőtt elektron, és nem azért, mert pontatlanok a mérési módszereink, ez a kiszámíthatatlanság egyszerűen a kvantummechanikában a részecskék sajátja. A bizonytalanság mértéke nagyon kicsi, ezért csak az elemi részecskék világában jelentős, ott viszont nagyon fontos szerepet játszik. Noha a becsapódás pontos helye megjósolhatatlan, azt hajszál pontosan meg tudjuk mondani, hogy hova milyen eséllyel fog becsapódni az elektron. Olyan ez, mint mikor 6 oldalú dobókockával dobunk. Azt nem tudjuk megmondani, hogy a következő dobásnak mi lesz az eredménye, azt viszont igen, hogy ha dobunk mondjuk 1000-et, akkor nagyjából ugyanannyi lesz minden számból. Ha nem így lenne, okkal feltételezhetnénk, hogy cinkelt a kocka. Ugyanez érvényes az elektronra is. Azt nem tudjuk megmondani, hogy a következő elektron hova fog becsapódni, azt viszont igen, hogy ha kilövünk több ezer elektront, akkor milyen mintát rajzolnak az ernyőre. Egy rés esetén ez úgy néz ki, hogy a rés vonalában nagyon sűrűek a becsapódások, ettől a vonaltól távolodva pedig egyre ritkábbak, tehát kb. egy csíkot fogunk látni (a fent linkelt blogbejegyzésben van erről egy kép). Ugyanilyen csíkot fogunk látni, ha bezárjuk a rést, és nyitunk egy másik, ehhez nagyon közeli rést. A varázslat akkor történik, mikor mind a két rés nyitva van (és elég közel vannak egymáshoz), ekkor ugyanis azt várnánk, hogy két csík jelenik meg az ernyőn, mivel az elektron vagy az egyik, vagy a másik résen megy át. Ezzel szemben az történik, hogy három csík jelenik meg az ernyőn, két szélső, és egy jól kivehető középső csík, és ez igazán fura. Képzeljük csak el az elektront, ahogy repül, és vagy az egyik, vagy a másik résen megy át, aztán eldönti, hogy hová csapódjon. Ha a jobb oldali résen megy át, és nincs nyitva a bal oldali rés, akkor jobb oldalon csapódik be valahová, ha viszont nyitva van a bal oldali, akkor nem csak jobboldalra "húz", hanem nagy valószínűséggel középre csapódik be. De az elektron mikor átmegy a résen, honnan tudja, hogy nyitva van a másik rés? Ha konkrét repülési pályája van, hogyan képes átlátni az egész elrendezést, és ez alapján meghatározni a becsapódás helyét? Ha tehát egy-egy elektron szempontjából nézzük a történéseket, teljesen mindegynek kellene lennie, hogy nyitva van egy másik rés, vagy nincs, a tapasztalat viszont mást mutat. De hogy jönnek ide a hullámok? Az elektronok becsapódási statisztikáját (azt, hogy hová milyen valószínűséggel csapódnak be) a hullámfüggvény írja le. Azért hívják így, mert a valószínűségek eloszlását egy víz felszínén megfigyelhetőhöz hasonló hullám írja le. Ahol nagy a hullám amplitúdója, ott nagy az esély a becsapódásra, ahol kicsi, ott kicsi. Amit pedig a kétréses kísérletben láthatunk, az egy interferencia kép. Olyan mint amit akkor látunk, ha két követ egymás mellé dobunk a vízbe. Nade a kétréses kísérletben, mikor csak egy elektron szempontjából vizsgáljuk a dolgokat, mi interferál mivel? Nos, a kvantummechanika szerint az történik, hogy az elektron mindkét résen átmegy egyszerre és saját magával interferál! Na, ezen a ponton szabadul el a pokol, és kerülnek elő a varázskalapból élőholt macskák, párhuzamos univerzumok, és megannyi bizarr és képtelen történet. De mi térjünk vissza a pici elektronhoz és a hullámokhoz és ismételjük el még egyszer, miről is van szó. Az elektron mozgását (a becsapódás helyének valószínűségét) leíró függvény itt a hullám, ami interferálni képes saját magával. Azért fontos ezt elismételni, hogy lássuk, ez a hullám nagyon nem az a hullám, amire az ember gondol, mikor meghallja ezt a szót. Tulajdonképpen nem is egy létező valami, csupán egy matematikai formula. Ezzel az állítással rögtön vitába is szállhatnánk, de előbb tegyünk egy kis kitérőt a fénynél. A fényről sokáig úgy gondolták, hogy hullám, mivel sok szempontból úgy viselkedik, mint a víz felszínének fodrozódásai. Ki is találtak egy éter nevű mindent átható anyagot, hogy legyen valami, ami hullámozhat. A fényt tehát az éter hullámainak tekintették. A kvantummechanikának köszönhetően azonban a fény tekinthető részecskének (a fény részecskéje a foton), ami hullám tulajdonságait a valószínűségi hullámnak köszönheti. Akkor tehát jobb a fényt részecskének tekinteni? Ez nem teljesen helytálló, mert ezektől a részecskéktől nem elválasztható ez a hullámszerű becsapódási statisztika és az olyan dolgok, mint a két résen egyszerre átmenés, és saját magával történő interferálás, amik ugyancsak hullám tulajdonságok. Ezek a részecskék tehát leginkább egyszerre részecskék és hullámok is egyben. A leghelyesebb lenne őket valami külön névvel illetni, hiszen akár a hullám, akár a részecske megnevezés félrevezető lehet. Ezek olyan kis "izék" amik hullámok és részecskék is egyben. A kvantummechanika klasszikus értelmezése szerint mikor kilőjük az elektront még részecske, aztán pedig hullámként viselkedik, így képes átmenni mindkét résen. A falhoz érve aztán a hullámfüggvény összeomlik és az amplitúdónak megfelelő valószínűséggel válik valahol újra részecskévé. A klasszikus értelmezés szerint az összeomlást a megfigyelés váltja ki. A pont megjelenése az ernyőn pont ilyen megfigyelés. De megfigyelés az is, amikor valamilyen elektron detektort rakunk a résekhez. Ilyen esetben azt találjuk, hogy az elektron hol az egyik, hol a másik résen megy át, viszont az interferencia kép is eltűnik. A megfigyelés tehát összeomlasztja a hullámfüggvényt.

Itt jön aztán a következő kavarodás, hogy mégis kinek kell megfigyelnie a részecskét ahhoz, hogy összeomoljon a hullámfüggvény? Itt azért fontos tisztázni, hogy a fizikában nincs passzív megfigyelés. Az oktató videókon gyakran úgy mutatják ezt be, mint ha valaki ülne a réseknél, és szemmel figyelné az elektront. Ez nyilván hibás kép, és nem csak azért, mert az elektron szabad szemmel nem látható, hanem azért is, mert megfigyelni csak úgy vagyunk képesek, ha kölcsönhatásba lépünk vele, tehát mondjuk oda világítunk egy lézersugárral és az elektronról visszapattanó fotont érzékeljük. Csakhogy a foton mindenképp meg fogja változtatni az elektron állapotát. Ha nem lép semmi kölcsönhatásba az elektronnal, úgy képtelenek vagyunk megfigyelni, ha pedig képesek vagyunk megfigyelni, úgy meg is változtatjuk. Nincs passzív megfigyelés. Ennek ellenére a dolog még ugyanolyan bizarr marad, ugyanis egy elektron és egy foton kölcsönhathat úgy, hogy nem omlik össze a hullámfüggvény, így a problémát csak áttereltük a fotonra. Az elektron hullámfüggvényének összeomlását a foton hullámfüggvényének összeomlása okozza. Na de mi omlasztja össze a foton hullámfüggvényét? A klasszikus értelmezés szerint a "tudatos megfigyelő", ami megint csak elég ködös fogalom, és kusza filozófiai érvelések melegágya. Érvelhetünk vele a lélek létezése mellett, vagy akár egyenesen Isten is levezethető belőle, mint "végső megfigyelő", de az alternatív magyarázatok száma szinte végtelen. Ahogyan a relativitáselméletnek létezik Lorentz féle és Einstein féle értelmezése, úgy a kvantummechanikának is létezik nagyon sokféle értelmezése. Egyesek megkövetelik a hullámfüggvény összeomlását, mások nem. Van amelyik párhuzamos világok sokaságával, van amelyik időben visszafelé terjedő hullámokkal, megint mások pedig a tudat fizikai világ fölé emelésével magyarázzák a történteket, és ezek nem ezoterikus maszlagok, hanem komoly tudósok világképei, ide értve azt az elképzelést is, hogy a valóság csupán az elménkben létezik. Ezek mind mind a tapasztalatokkal összeegyeztethető értelmezések. Közös jellemzőjük, hogy sem bizonyítani, sem cáfolni nem tudjuk őket, és mindegyikük rendelkezik valamilyen bizarr motívummal.

Itt azonban szerintem érdemes feltenni egy fontos kérdést, kell-e vajon, hogy ezeket a dolgokat meg tudjuk magyarázni? Nem arra célzok, hogy ne próbáljuk megérteni, hanem arra, hogy vajon törvényszerű, hogy a természetnek megérthetőnek kell lennie? Törvényszerű-e vajon, hogy a kvantummechanika törvényei mögött legyen valamilyen számunkra "felfogható" dolog, legyen az időben visszafelé haladó hullám, párhuzamos világok sokasága, vagy az anyagtól független tudat létezése? Érdemes elgondolkodni azon, hogy vajon mit jelent a dolgok klasszikus értelemben vett megértése? Mi emberek ösztönösen az általunk megtapasztalt világ dolgaihoz hasonlítjuk a dolgokat. Egy elektronról például nincs tapasztalatunk, így egy kis kék golyóhoz hasonlítjuk, ami úgy kering az atommag körül, mint a bolygók a nap körül. Csakhogy ez a kép rettenetesen félrevezető, hisz az elektron se nem kék, se nem golyó. Nincs igazán kiterjedése, sem színe, helye sincs igazán, csak úgy szét van kenve az atommag körül. Alkalom adtán átmegy a falon (alagút effektus), vagy épp két résen megy át egyszerre, és e közben saját magával interferál. Az elektron olyan valami, amit nem tudunk elképzelni. A kis kék golyó képe csak mankó, amit ha az elektronnal azonosítunk, az nagyon félrevezető, mivel olyan tulajdonságokat erőltetünk rá, amilyen nincs neki. Szerencsére az ember képes az absztrakt gondolkodásra, és felül tud kerekedni mindezen. A fizikusok számára az elektron matematikai formulák sokasága. Ez alapján elképzelni ugyan nem lehet az elektront, de nagyon pontosan leírható annak viselkedése. A száraz matematika által pontos képet kaphatunk az elektronról, és ugyanez igaz a kvantummechanikára. A fizikusok a kvantummechanika formuláinak segítségével hajszál pontosan ki tudnak számolni mindent (pontosabban mindennek a valószínűségét, mivel a kvantummechanikában csak ez lehetséges). Annak ellenére, hogy a kvantummechanika értelmezése örök filozófiai probléma, a fizikusok köszönik szépen, jól vannak, és olyan dolgok alapjait tették le, mint a mikroprocesszorok, lézerek, vagy épp a mostanában intenzíven kutatott kvantumszámítógépek. Nem-e lehet, hogy nekik van igazuk, és teljesen felesleges görcsösen azzal próbálkozni, hogy képeket társítsunk a formulákhoz és valamiképp értelmezni próbáljuk azokat? A száraz matematika nagyon hatékonynak bizonyult a világ megismerésében, de mi, halandó emberek hogyan fogjunk fel egy tisztán matematikai világot? Az én "kedvenc" értelmezésem szerint a világ egy szoftver, ami egy hatalmas gépen fut. Egy szimuláció, aminek mibenlétéről soha nem győződhetünk meg. Ez egy elfogadott, tapasztalatoknak nem ellentmondó értelmezés, nem jobb, de nem is rosszabb a végtelen sok univerzumnál, ahol minden lehetséges variáció megtörténik, vagy az időben visszafelé haladó hullámoknál (itt írtam a szimulált valóságról: http://lf.estontorise.hu/archives/305). De nem feltétlen kell számítógépet elképzelnünk, társíthatunk teljesen más képet is a formulákhoz. Azt kell megértenünk, hogy mindez csak mankó, pont olyan mint mikor az elektront kis kék golyónak képzeljük. Bármi ami a formulákon kívül áll, számunkra megtapasztalhatatlan, ezért képzelhetünk oda bármit (ezért lesz örökre eldönthetetlen filozófiai kérdés például a túlvilág, vagy Isten létezése is), éppen ezért a legokosabb talán az, ha nem képzelünk oda semmit, ha nem erőltetjük rá a mankóink tulajdonságait a világot leíró formulákra, egyszerűen önmagukban létezőnek tekintjük őket. Végül szeretnék még egy pillanatra visszatérni a Lorentz vs Einstein féle relativitáselmélet témájához. Lorentz elmélete sokkal közelebb áll az átlagemberhez, felfoghatóbb és elfogadhatóbb, mint Einstein újraértelmezett idő és tér fogalma, mégsem ez maradt fenn. Az ok pedig, hogy Lorentz elmélete feltételezi a mindent átható éter létezését, ami épp a relativitáselmélet miatt kimutathatatlan. Az éter tehát elméletileg is mérhetetlen dolog, az egyetlen amit tehetünk, hogy a létezését axiómaként elfogadjuk. Többek közt ez az ami nem volt elég "elegáns", és ami miatt inkább az Einstein féle értelmezés került előtérbe. Hiába volt jobban érthető és elképzelhető Lorentz relativitáselmélete, feltételezni kellett hozzá valamit, ami nem biztos hogy létezik, ami talán csak ugyanolyan mankó, mint az elektron esetén az, hogy kék golyónak képzeljük el.

Ahhoz tehát, hogy helyesen értsük azt, amit a tudomány, azon belül is a fizika a világról állít, meg kell értenünk azt a fajta gondolkodásmódot amit a tudósok képviselnek. Azt, hogy a megszokott dolgok (tér, idő, hullám, stb.) kicsit más értelemmel bírhatnak a fizikában, vagy hogy a dolgok tisztán látásához fel kell adnunk azt, hogy elképzeljük őket. Mivel a természet sokkal gazdagabb lehet annál mint amit megtapasztalunk belőle, talán épp a "klasszikus értelemben vett" megértést kell feladnunk ahhoz, hogy "ténylegesen" értsük.

Az intelligencia fajtái

Láttam nemrég egy TED előadást, ahol az előadó arról beszélt, hogy az intelligencia fogalmát fizikai szintre kellene emelni. Olyan alapvető tulajdonságként kellene rá tekinteni, mint az elektromos töltésre, vagy más alapvető fizikai jellemzőre. Ez alapján akár egy elemi részecske is rendelkezik bizonyos mértékű intelligenciával. Nem emlékszem pontosan mi volt az előadó titulusa, de úgy hiszem inkább valami filozófus lehetett, mint fizikus. Egy fizikus jóval földhöz ragadtabb annál, mintsem hogy intelligens elemi részecskékről beszéljen. Elsőre valami spirituális maszlagnak tűnik a dolog, pedig csak definíció kérdése az egész. Az intelligencia definiálható úgy, mint a környezetre való reagálás komplexitása. Egy elemi részecske elég kötött módon képes reagálni a környezetére, míg egy élőlény, kiváltképp egy ember sokkal komplexebb válaszokat képes adni. Egy dolog intelligenciája tehát a környezetével való viszonya által definiálható. De miért jó, ha így gondolunk az intelligenciára, azon túl, hogy eztán egy darab kő is bizonyos szempontból tudatosnak mondható? Azért jó ez a nézőpont, mert így drasztikusan kitágulhat a látókörünk, ami hozzásegíthet az intelligencia, és a tudatosság jobb megértéséhez. Az intelligenciáról mindig úgy gondolkodunk, mint a fejlett élőlények sajátja. Van egy bizonyos komplexitása az idegrendszernek amikor megjelenik az intelligencia és a tudatosság. Az általános felfogás szerint tehát lépcsőzetes módon egy ideig semmi, aztán egy szinttől egyszer csak bumm, berobban az intelligencia. Ezzel szemben a fenti nézőpont szerint az intelligencia egy folytonos tulajdonság. Ahogy egyre haladunk felfelé a skálán az elemi részecskéktől a fejlett élőlényekig, úgy egyre intelligensebbekké válnak a dolgok. Sőt, nem csak fizikai objektumok, hanem komplex rendszerek, vagy akár folyamatok is rendelkezhetnek valamilyen fajta intelligenciával. A fenti definíció szerint például gépeink esetén se arról van szó, hogy egyszer majd intelligensé válnak, hanem csupán arról, hogy egyre intelligensebbek lesznek. E mellett az intelligenciának rengeteg formája lehet az univerzumban, köztük sok olyan, amilyet még csak elképzelni sem tudunk. Például olyan bonyolult, kollektív rendszerek, ahol az egyed definíciója is komoly problémákba ütközik.

Apósom nemrégiben mesélt nekem a nünükékről. Ennek a kis bogárnak a lárvái felmásznak a virágokra és ott várakoznak. Ha arra száll egy méh, rákapaszkodnak a lábára, majd a kaptárban lemásznak róla, berágják magukat egy méhsejtbe, megeszik a méhpetét és mézzel táplálkoznak amíg ki nem fejlődnek. Az ember önkéntelenül is arra gondol, hogyan találhatott ki ilyet a természet. Aztán persze rögtön el is hessegeti a gondolatot azzal, hogy nyilván nem "kitalálta", hanem egyszerűen evolúciós úton kialakult. Bizonyára voltak nünükék akik nem kapaszkodtak fel méhekre, de ezek kihaltak, így a sikeresebb, méhekre kapaszkodós változat maradt fenn. Így alakult ki évmilliárdok alatt a pókok zseniális hálószövési technikája, a hangyák társadalma, vagy épp az emberi agy. Élőlények sokasága cserélődött nemzedékről nemzedékre. Az erősek megmaradtak, a gyengék elhaltak, és így ment ez évmilliárdokig. Olyan hosszú időn keresztül, és olyan nagy példányszámban ment végbe a folyamat, amit képtelenek vagyunk elképzelni. Akármilyen jó hasonlatot is mutassanak rá, ezek mindenképp számunkra felfoghatatlan, hatalmas számok. Ennyi idő alatt a véletlenek sora szinte tökéletesre csiszolta az életet, úgy, ahogy a víz gömbölyíti le a folyóparti kavicsokat. Nem talált ki itt senki semmit, egyszerűen magától kialakult. De vajon ez a helyes hozzáállás? A fenti nézőpont szerint az evolúció mint folyamat, vagy hogy kézzelfoghatóbb legyen, a teljes földi ökoszisztéma is rendelkezik egyfajta intelligenciával. Az evolúció intelligens, és valóban megoldásokat "talál ki" a felmerülő problémákra. Nem túl gyors, hiszen adott esetben évmilliárdok alatt talál ki egy jó megoldást, viszont cserébe egyszerű mechanizmusok működtetik. Ha a föld teljes történetét az ember megjelenéséig rendkívüli módon felgyorsítanánk, és egyetlen hétbe sűrítenénk, úgy nagyjából visszakapnánk a Biblia teremtéstörténetét. Szinte magunk előtt látjuk Isten láthatatlan kezét, ahogyan "kevergeti" az őslevest, amíg végül egysejtűek alakulnak ki a katyvaszból. Aztán megjelennek a többsejtű organizmusok, pár példány kimászik a vízből, és meghódítja a szárazföldet, Isten pedig csak gyúrja gyúrja az állatok sokaságát, mígnem kialakul az ember. És már el is érkezett a hetedik nap. Az evolúció (szándékosan nem nevezem tovább Istennek) megpihen, és az emberre bízza a bolygót, hiszen innentől már az emberi értelem alakítja a történéseket, sokkal sokkal nagyobb sebességgel, mint arra az evolúció képes lenne. (Aki kíváncsi a folytatásra, annak meleg szívvel ajánlom Clar Sagan: Éden sárkányai c. könyvét, ahol a tudós a paradicsomból való kiűzetést és az örök élet elvesztését a neocortex megjelenésének metafórájaként értelmezi.) A mi számunkra több milliárd év egy örökkévalóság, de az univerzum időskáláján tényleg csak egy hét. Nem célom az, hogy igazságot tegyek az evolúció vs. intelligens tervezés vitában, inkább arra szerettem volna rámutatni, hogy a kettő között talán nincs is akkora különbség. Maga az evolúció is tekinthető intelligensnek, vagy legalábbis az intelligencia egy különleges formájának. Ez esetben a Teremtő nem egy "kézzel fogható" lény, hanem a teljes földi ökoszisztéma, esetleg a teljes Univerzum maga. Ennek az Intelligens Tervezőnek nincs agya, nincsenek neuronjai, és piszok lassan dolgozik, cserébe viszont nagyon egyszerű szabályok mentén működik. Az evolúcióhoz nem kell más, mint mutálódni, rekombinálódni képes élőlények, valami szelekciós erő (hogy mindig az erősek maradjanak fenn), nagy mennyiség, és baromi hosszú idő. De a dolgot tovább általánosíthatjuk az univerzumra, és akkor már csak időre és mennyiségre van szükség. Ez már elég ahhoz, hogy elindulhasson a kozmikus lottó, ahol a főnyeremény az élet. A főnyereményt elvinni persze baromi nehéz, de ha van elég időnk és sok lottószelvényünk, akkor előbb-utóbb sikerülni fog. Arra szeretnék rámutatni, hogy a tágabb értelemben vett fejlett intelligencia kialakulásához (legalábbis a mi univerzumunkban, a mi fizikai törvényeink mellett) nem kell más, csak tér idő és anyag. A megfelelő körülmények mellett, nagy mennyiségek esetén akár a véletlen is eredményezhet intelligens viselkedést. Az emberi agy előnye az evolúcióval szemben az, hogy sokkalta optimálisabban működik. Másodpercek alatt képes olyan döntések meghozatalára, amire az evolúciónak adott esetben évmilliókra lenne szüksége. Mindeközben persze ne tévesszük szem elől, hogy ezt a csodás szerkezetet, az emberi agyat is az evolúciónak köszönhetjük.

Képzeljünk most el egy intelligens idegen fajt, aminek az egyedei hatalmas lények, bolygó nagyságúak. Képzeljük el, hogy egy ilyen lény az űrben "úszva" tiszteletét teszi naprendszerünkben. Talál pár unalmas bolygót, de köztük egy nagyon érdekeset is, aminek mindig a központi csillag felé nem néző, sötét oldala kivilágosodik. Kicsit közelebbről megvizsgálva látja, hogy a bolygónak vérkeringése van. Vannak energia termelő és szállító komponensei, amelyek mozgásának megvan a saját rendszere. A lénynek most már erős a gyanúja, hogy amit lát, nem egy bolygó, hanem egy másik élőlény. Nagyon boldog, hogy ilyen hosszú ideig tartó eredménytelen lebegés után végre életet talált az univerzumban. Kis kutakodás után rájön, hogy elektromágneses hullámok segítségével kommunikálhat a kissé tohonya, gyakorlatilag cselekvésképtelen lénnyel, és arra jön rá, hogy az intelligens. Így aztán feljegyzi a kis noteszébe, hogy noha társadalmak után kutatott, végül az űr nagy ürességében talált egyetlen magányos intelligens lényt, ami nem rendelkezik végtagokkal, valójában csak egy védtelen kis gömb, viszont ennek ellenére felettébb intelligens. Arra szeretnék rámutatni, hogy számára (legalábbis elsőre) a méretéből adódóan a Föld tűnne intelligensnek, nem pedig a rajta élő emberek. Vajon mennyire igaz vagy hamis ez az álláspont? Minket embereket sejtek alkotnak. Egy sejt valójában egy autonóm élőlény. Megfelelő körülmények között tápoldatban szépen eléldegél. Még osztódni is képes, de önmagában nem sokat ér. Egy sejt működését nagyrészt környezete határozza meg. Az őt körülvevő sejtek által kibocsátott anyagok befolyásolják, hogy osztódjon-e, milyen funkciót lásson el, stb. (Erről bővebben Robert A. Weinberg: Ha egy sejt megkergül c. könyvében lehet olvasni) Az emberi testre tehát leghelyesebb úgy gondolni, mint autonóm élőlények (a sejtek) hihetetlenül bonyolult, egymással szüntelenül kommunikáló csoportjára. Valójában az agy sem olyan különleges, kitüntetett szerv ebből a szempontból. Izmainkban, bőrünkben, és a testünk más részeiben ugyanúgy sejtek kommunikálnak, mint az agyban. Testünk egésze egy nagy összefüggő hálózat, az agy pedig a nagy hálózat egy olyan alhálózata, ami többek közt a kognitív folyamatok ellátásáért felelős. Egy nagy sejtkollektíva vagyunk. Innen már nem nehéz észrevenni a párhuzamot az emberi társadalom, és az embert alkotó sejtek "társadalma" között. Mondhatnánk persze, hogy a hasonlat sántít, mivel az ember önmagában is intelligens, egy sejt pedig maximum szaporodni meg táplálkozni képes, de képzeljünk el egy embert, akit születésekor kiszakítanak a kollektívából. A semmi közepén, egymaga nő fel. Vajon mennyire lesz intelligens? Ha szerencséje van, nyilván képes lesz életben maradni, lesz némi probléma megoldási képessége, de azt ne várjuk tőle, hogy atomfizikussá cseperedik. Ahogyan a sejtek esetén, úgy az embereknél is rendkívüli módon meghatározó a környezet. Gondoljunk csak bele, tudásunk és intelligenciánk mekkora része fejlődött ki magától, és mekkora része köszönhető a környezetnek. Ezt figyelembe véve már talán nem is olyan egyszerű eldönteni, hogy mit kellene intelligensnek tekinteni, az embert, vagy az emberek közösségét. A leghelyesebb talán itt is a bejegyzés elején említett folyamatos skálát használni. A sejt korlátozottan intelligens, a sejtek közössége már jóval intelligensebb, és ezen közösségek közössége (az emberiség) egy még nagyobb intelligenciát alkot.

Ezzel a bejegyzéssel arra szerettem volna rámutatni, hogy talán hiba lenne leragadni az intelligencia emberi definíciójánál. Sokkal jobb egy olyan definíció, ami folytonos és sokkal nagyobb szabadságot ad. Ha valahol az univerzumban létezik rajtunk kívül is intelligens élet, úgy egyáltalán nem biztos, hogy a mi fogalmaink szerint lesz intelligens. Lehet, hogy úgy képes problémákat megoldani, hogy nem rendelkezik a mi fogalmaink szerint öntudattal, vagy éppen primitív lények kollektívája alkotja. Az is lehet, hogy valami egészen extrém, gáz halmazállapotú lényeket, vagy épp intelligens fekete lyukakat, vagy sötét anyag gömböket találunk majd egyszer. Igazából azt is nehéz megmondani, hogy az általunk teremtett gépek mennyire intelligensek. Van annyi "esze" egy szuperszámítógépnek, mint egy kutyának? Vagy egy egérnek? Hol tartunk most? A gépeink teljesen máshogy intelligensek, mint egy kutya, vagy egy egér. Egyáltalán mikor fogjuk őket intelligensnek tartani? Ha majd egyszer egy szuperszámítógép kidobja egy működő fúziós reaktor tervrajzát, valószínűleg nem azt fogjuk gondolni, hogy "feltalált" valamit. Azt mondjuk majd, hogy csak elvégzett pár milliárd mátrix műveletet, nagy ügy. De az agyunk nem ezt csinálja? Attól még, hogy alkottunk egy "gondolkodó" gépet, ami mentes az öntudattól, az érzelmektől, mert ezekre a tulajdonságokra nincs szüksége, attól már nem intelligens? Az emberi értelemben vett intelligencia egy nagyon szűk, egoista megközelítése valami általánosabbnak. Az is elképzelhető, hogy egyszer majd ez az általános megközelítés hozza el az emberi, vagy azt meghaladó mesterséges intelligenciát. Az evolúciós, véletlen alapú intelligencia például használhatatlannak tűnik a gyakorlatban, de hihetetlen nagy mennyiséggel talán építhető lenne egy gondolkodó gép, ahol az "evolúciós nyomást" a feladat jelenti és a véletlenek milliárdja adja ki a megoldást. Az is lehet, hogy majd egyszer a kvantumszámítógép alapú mesterséges intelligenciák így fognak működni. Ezek a gépek pillanatok alatt képesek variációk milliárdjait végigpróbálni. Tulajdonképpen egyetlen atomi folyamattal képesek sok millió párhuzamos tesztet futtatni. Ezért lehetnek képesek arra, hogy napjaink szuperbiztonságos kódolásait feltörjék. Ezek a kódolások arra épülnek, hogy hagyományos számtógépekkel évmilliárdokig tartana a művelet, amit viszont egy kvantumszámítógép másodpercek alatt elvégez. Ilyen számítógépekkel talán az evolúciós intelligencia is lehet versenyképes, vagy éppen ilyen algoritmusokkal taníthatjuk a neurális hálózatainkat, ami jelentősen megnövelheti azok méretét. Talán önmagában a méret növelése, a hálózatok minél nagyobb számban való összekapcsolása is elhozhatja majd egyszer az emberi szintű mesterséges intelligenciát. Nem tudni még, mit hoz a jövő, de úgy gondolom, hogy az intelligencia tágabb értelmezéséből csak profitálhatunk.

Ray Kurzweil: A szingularitás küszöbén

Nemrég fejeztem be Ray Kurzweil A szingularitás küszöbén című könyvét. Ebben a bejegyzésben a friss élményeket szeretném kicsit összefoglalni, hátha sikerül másnak is kedvet csinálni a könyvhöz. Nagyon röviden összefoglalva a könyv az elkövetkező 20-30 év technológiai fejlődését próbálja megjósolni a jelen kor trendjei alapján, ám az elénk táruló jövőkép minden képzeletet felülmúl. Persze, persze, ilyen jövőbe mutató jóslatokkal tele a padlás, Kurzweil mégis olyasvalaki, akire talán érdemes odafigyelni.

De ki is Raymond Kurzweil? Kurzweil a könyvben magát csak feltalálóként definiálja. Nevéhez fűződik az első, vakok számára készült szövegfelolvasó gép, az első CCD síkágyas szkenner, az első szöveg-beszéd szintetizátor, az első elektronikus hangszer, amely képes volt a zongora és más szimfonikus hangszerek hangjainak a reprodukciójára és az első, kereskedelmi forgalomban kapható beszédfelismerő rendszer, stb. (akit bővebben érdekel, olvassa el a wikipedia vonatkozó bejegyzését) Jelenleg a Google mesterséges intelligenciával foglalkozó részlegének vezetője. A történet szerint egyszer megkereste Larry Page-t, hogy támogassa az agy visszafejtésére irányuló munkáját, Larry pedig válaszul meghívta a Google-höz. Szóval nem egy semmiből előbukkan önjelölt prófétáról van szó. Kortársai is elismerően nyilatkoznak róla. Bill Gates szerint például Kurzweil a technológia fejlődését leghitelesebben megjósoló személyek egyike. Ennek fényében érdemes tehát értékelnünk mindazt amiről a könyvében ír.

A könyv első fejezetében arról olvashatunk, hogy milyen trendek mentén fejlődik a technológia. Kurzweil nem győzi elégszer hangsúlyozni, hogy ezek a növekedési trendek exponenciálisak, amire jó példa Moore törvénye. Moore törvénye (bár ez sokkal inkább megfigyelés, empirikus tapasztalat) értelmében az integrált áramkörökön elhelyezett tranzisztorok száma (és ennek következtében a számítási kapacitás) kb. 1,5 évente megduplázódik. De hasonló trendek vonatkoznak a tároló kapacitásra, a kommunikáció sebességére, a programok komplexitására, az ár/teljesítmény arányra, stb., csak minden esetben kicsit más a duplázódási idő. Ezt valóban jól megfigyelhetjük a számítógépek fejlődésén ha kicsit visszatekintünk a múltba. Ezt a trendet aztán Kurzweil kiterjeszti más területekre is, mint amilyen az orvostudomány, vagy az evolúció. Ez az exponenciális jelleg tehát a fejlődés alapvető tulajdonsága. Ezt tényleg jópár oldalon keresztül taglalja, sok példával, grafikonokkal alátámasztva mondanivalóját. Azért olyan fontos ez, mert ezek az exponenciális trendek egy idő után hatalmas ugrásszerű változásokat hoznak. Az ember ösztönösen lineárisan képzeli el a jövőbeli fejlődést, de ha visszatekintünk a múltba, egyértelműen láthatjuk, hogy ez a megközelítés hibás, a fejlődés az ösztönösen vártnál sokkal drasztikusabb. Ennek fényében aztán Kurzweil megpróbálja tovább vinni a trendeket, és ezek alapján felvázolni, hogy mire számíthatunk az elkövetkező 20-30-40 évben.

Három forradalmat jósol, melyek egymásba ágyazódva vezetnek el minket a szingularitásig, amit olyan 2040 körülre jósol. Hogy mi is az a szingularitás, arról majd később, most nézzük mi is ez a három forradalom. Az első a genetikai/biotechnológiai forradalom. Ez igazából már napjainkban elkezdődött, de még az elején tartunk. A Humán Genom Projekt sikeresen feltérképezte az emberi DNS-t. Noha még megfejteni nem tudtuk, hogy egyes géneknek mi a "jelentése", azok milyen hatással vannak a kialakuló szervezetre, de a lista már a kezünkben van. Képesek vagyunk már a DNS-t manipulálni és jó irányba halad az őssejtkutatás is, amelynek köszönhetően hamarosan új szerveket növeszthetünk magunknak, vagy éppen húst állíthatunk elő mesterségesen. A tudományos híreket követve valóban úgy látszik, ezek a technológiák már a küszöbön vannak, és nemsokára talán már a gyakorlatban is találkozhatunk velük. Ezen technológiák segítségével eddig gyógyíthatatlan betegségek válhatnak gyógyíthatóvá, kitolhatjuk segítségükkel az emberi átlagéletkort, valamint globálisan javulhat az életminőség.

A második forradalom a nanotechnológia forradalma. A nanotechnológia tulajdonképpen a miniatürizálás egy logikus következő lépése. Ha megvan hozzá a technológiánk, képesek vagyunk akár atomonként felépíteni dolgokat. Ezzel egyfelől számunkra előnyös tulajdonságokkal rendelkező anyagokat (jobb napelemek, jobb energiatárolók, stb.), másfelől miniatűr robotokat építhetünk. Ez utóbbiból egyelőre még keveset látunk, de erre a területre is igaz az exponenciális fejlődés, aminek köszönhetően a 2020-as évek vége felé már elképzelhető, hogy ilyen kis nanobotok úszkálnak majd a vérünkben, ott egészségügyi feladatokat ellátva. Ezek a kis robotok elpusztíthatják a rákos sejteket, kijavíthatják a DNS másolásból eredő hibákat, és hosszú távon akár örök fiatalságot is biztosíthatnak számunkra. E mellett új korszakot hozhatnak el a gyártásban és az anyagok újrafelhasználásában. Most kezdenek csak divatba jönni a 3D-s nyomtatók, amik alapjaiban forgathatják fel az ipart. Nos, a nanorobotok ugyanerre képesek, csak lentről felfelé dolgoznak. Elég kiszórnunk pár nanobotot az alapanyagra, amik aztán darabonként összerakják, vagy éppen szétszedik számunkra a tárgyakat. Még a könyv olvasása előtt írtam én is pár sort az ezzel kapcsolatban. Én itt 'por'-nak neveztem el a nanobotok halmazát, amit Kurzweil a könyvében foglet-nek hív. Az ilyen nanobotokon alapuló technológia alapjaiban változtatná meg világunkat, de ami Kurzweil szerint a dolog legérdekesebb aspektusa, hogy ilyen miniatűr robotok segítségével végre teljes betekintést nyerhetnénk az agy működésébe.

És itt jön a következő nagy forradalom, a robotika és a mesterséges intelligencia forradalma. Ha képesek leszünk feltérképezni és modellezni az agy működését, azzal létrehozhatjuk a valódi mesterséges intelligenciát, sőt, akár arra is képesek lehetünk, hogy egy ember teljes tudatát feltöltsük egy számítógépbe, és ott szimuláljuk tovább. Ezt a lehetőséget fejtegeti egy régebbi 'Lehet-e emberi agyat építeni tranzisztorokból ?' c. bejegyzésem. A mesterséges intelligencia kapcsán viszont felmerül egy igen érdekes gondolat. Ha a gépek emberi intelligenciával rendelkeznek, és tovább folytatódik a Moore törvény által jósolt exponenciális trend, akkor ez az intelligencia létrehozását követően szédítő mértékben elkezd növekedni. Ez a növekedés pedig azt eredményezi, hogy képes lesz még jobb mesterséges intelligenciát létrehozni, ami egy öngerjesztő folyamat. Gondoljunk csak bele, ha feltöltjük agyunkat egy gépbe, ami 10 év alatt 1000x-ére gyorsul, akkor 1 év alatt 1000 évnyi fejlesztésre lehetünk képesek, ami visszahat a saját tudatunkat tartalmazó számítógépek fejlődésére. Ez amolyan önmagát végtelenségig erősítő folyamatnak tűnik. Ezt a pontot nevezzük szingularitásnak, hasonlóan a fizika szingularitás fogalmához, ami például egy fekete lyuk belsejében uralkodó állapotot hivatott jellemezni, ahol elméletileg végtelen a sűrűség. A szingularitás tehát az a pont, ameddig elláthatunk a jövőben. Képtelenek vagyunk bármit is mondani arról, hogy azután mi lesz, hisz addigra már teljesen mások leszünk, és teljesen más minőséget fog jelenteni embernek lenni vagy élni. Kicsit talán túlzónak tűnik, de én ezt nemes egyszerűséggel Isteni állapotnak nevezném, és kicsit később meg is fogom indokolni, miért. A szingularitást Kurzweil kb. 2045-re teszi. Habár nagyon durva sci-finek tűnhet az egész, a jelenleg 60 év körüli Kurzweil annyira komolyan veszi saját jóslatait, hogy vitaminokon és aprólékosan megtervezett diétán él. Naponta mintegy 120 pirulát tömköd magába azért, hogy kihúzza a szingularitásig, és maga is örökké élhessen.

És hogy milyen lesz a világ a szingularitás korában, vagy nem sokkal az előtt? Az előbbiekből már össze lehet legózni Kurzweil jövőképét. A vérünkben nanobotok úszkálnak, amik szorgosan javítgatják testünket, ami mindig fitt, fiatal. A nanobotok emberfeletti képességekkel ruháznak fel minket. Például az optimalizált oxigén szállító rendszernek hála akár órákig víz alatt lehetünk, az optimalizált táplálékfelhasználásnak köszönhetően soha nem hízunk el, stb. Az agyunkhoz csatlakozó nanobotok segítségével kiterjeszthetjük az intelligenciánkat. Bármikor elérhetjük az emberiség korlátlan tudásbázisát, sőt, megvalósulhat a teljesen reális virtuális valóság, amit ugyancsak az agyban lévő nanorobotok tesznek lehetővé. De ez csak a test 2.0-s változata. Mivel képesek vagyunk feltölteni tudatunkat, ezért nincs is igazán szükségünk testre. Akkorra már mindent ellepnek a nanorobotok, amiket Kurzwweil fogleteknek nevez, mert egyfajta mindent átható felhőt képeznek. Ezek alakítják a világot akaratunk szerint. Igény esetén testként is szolgálhatnak számítógépre feltöltött tudatunk számára. Ezt nevezi Kurzweil 3.0-s testnek. Tehát akaratunk szerint alakíthatjuk a világot nanobotjaink segítségével, amik igény esetén akár testet is kölcsönözhetnek nekünk, fizikai testünk teljesen feleslegessé válik, tudatunk pedig teljesen összeolvad a technológiával. Nem csak hogy minket szolgál az MI, de mi magunk is a részeivé válunk a globális intelligenciának. Ez az állapot engem nagyon emlékeztet a vallások által emlegetett nirvánához, mikor az ember egyesül Istennel. Persze mindenki választhat, hogy akarja-e ezt, vagy megmarad nomádnak az ócska, divatjamúlt fizikai testében. Hát, valahogy így fest Ray Kurzweil jövőképe. A könyvben hosszasan taglalja a technológia veszélyeit is, de alapvetően optimistán tekint a jövőbe, és úgy látja, ez az átalakulás mindenki hasznára válik majd. Szeretném még egyszer hangsúlyozni, hogy ez nem egy sci-fi, hanem egy elismert tudós tényekre felépített jövőképe.

A bejegyzést szeretném saját jövőképemmel zárni ami némileg eltér Kurzweil-étől, bár nem sokban. Nekem egy kicsit más irány tűnik logikusnak. Egyfelől alapvetően bizakodó vagyok Kurzweil meglátásait illetően és remélem, hogy megérem azt, hogy ne kelljen meghalnom, és így még sok mindent megélhetek. Másfelől viszont sokkal óvatosabb becsléseket tennék a jövőre vonatkozóan, mint Kurzweil. Számtalan akadály jöhet még közbe ami jelentősen hátráltathatja a fentiek megvalósulását. Még azt is el tudom képzelni, hogy végül az agyról kiderül, hogy nem modellezhető, és be kell látnunk, hogy létezik valamiféle lélek, amiről a vallások beszélnek. Ezt kicsit bővebben ki is fejtettem fentebb linkelt emberi agy modellezéséről szóló bejegyzésemben. Mindazonáltal bizakodó vagyok, mert amivel Kurzweil kecsegtet, az rendkívül vonzó. Ki ne szeretne Istenné válni, és Kurzweil végül is ezt ajánlja nekünk. Az általam elképzelt jövő Kurzweil elképzeléséhez képest abban különbözik, hogy én úgy gondolom, ha eljutottunk a reális virtuális valóság szintjéig, utána már nincs is értelme tovább mennünk. Amennyiben képesek vagyunk tényleg a valóságtól megkülönböztethetetlen virtuális világokat létrehozni, onnantól értelmetlennek tűnik a korlátokkal teli valósággal foglalkoznunk. Ki vágyna vissza egy olyan valóságba, ahol egy kicsit is korlátoz minket a tér, az idő, az anyag, az energia, amikor olyanban is élhetünk, ahol nincsenek korlátok. Ahol mi hozhatjuk a fizikai törvényeket, és ha kívánjuk, korlátlan befolyással lehetünk a minket körülvevő mesterséges társainkra is, akiket a tökéletes MI-nek köszönhetően nem igazán lehet megkülönböztetni a valóságos emberektől. Nem hiszem, hogy bárki is el akarna hagyni egy ilyen világot, vagy csak maximum átutazóban. Egy ilyen virtuális valóság lehetőségéről írtam a 'Megoldást jelenthet-e a szimulált valóság az emberiség összes problémájára?' c. bejegyzésemben. Az általam elképzelt jövőben tehát nincs szükség fogletekre, csupán virtuális valóságra.

Akárhogy is legyen, érdekes lesz 2045-ben (akkor leszek 65 éves) visszaolvasni ezt a bejegyzést, nagyon kíváncsi vagyok, hogy valóban ilyen lesz-e akkor a világ, vagy csak mosolygunk majd rajta, mint sok más múltban tett jövőre vonatkozó jóslaton. Persze az sem kizárt, hogy már rég túl vagyunk a szingularitáson, és jelenleg a sokadik életemet élem a magam által kreált virtuális világban a magam által létrehozott korlátok és nehézségek közepette, hogy ne unatkozzak nagy minenhatóságomban. ;)

Lehet-e emberi agyat építeni tranzisztorokból ?

Nemrég olvastam a Human Brain Project-ről, melynek célja nem kevesebb, mint hogy egy teljes emberi agyat szimuláljanak számítógépek segítségével. Ennek kapcsán úgy gondoltam, leírom saját gondolataimat a témában. Az agykutatás és a mesterséges intelligencia rendkívül szerteágazó tudományterületek. Az ezzel kapcsolatos tudásanyag több száz könyvet is kitesz, mégis úgy gondolom, hogy a lényeget talán össze lehet foglalni egy ilyen blogbejegyzésben is.

De egyáltalán miért akarunk mi agyat szimulálni, mi értelme mindennek? Habár sok száz indokot fel lehetne sorolni, én mégis úgy gondolom, hogy egy ilyen kísérlet legfontosabb eredménye a dolog filozófiai vonatkozása. Ha ugyanis bebizonyosodik, hogy az agy tökéletesen szimulálható számítógéppel, az egyben azt is jelenti, hogy az agy maga is pusztán organikus számítógép. Ha pedig így van, akkor nincs szükség semmiféle misztikus "tudatra", vagy "lélekre" a működéséhez. A fizikai testen túli "lélek" alapvető építőköve minden vallásnak, így ha ezt a követ kirántjuk, úgy alapjaiban dől össze minden erre építő világnézet. Ha figyelmesen körbenézünk a világban, azt találjuk, hogy a vallás alapvető fontosságú a világ történéseinek alakulásában. A társadalmi berendezkedés, az erkölcsi normák, a háborúk nagy része, és még nagyon sok minden a vallásból indul ki. Sokszor észrevétlenül ugyan, de az életünk és történelmünk részét képezi akár hisz valamiben az ember, akár nem. Ha azonban bebizonyosodik, hogy az ember "csupán gép", úgy az egész értelmét veszti. Habár a természettudományos álláspont már régóta az, hogy az emberi agy valójában csak organikus számítógép, valójában ez a meccs még koránt sincs lejátszva. Jelenleg nincs elég tudásunk ahhoz, hogy minden kétséget kizáró módon cáfoljuk a vallások által képviselt világnézetet. Ez tehát az egyik dolog, amire választ adhat egy ilyen kutatás. Elképzelhető, hogy a kutatás pont arra fog rámutatni, hogy az emberi agy nem modellezhető számítógéppel, ami akár érv is lehet a fizikain túli tudat létezése mellet, de legalábbis fenntartja annak lehetőségét. Ilyen eset például, ha azt találjuk, hogy az agy bármilyen módon történő másolása olyannyira megváltoztatja annak állapotát, hogy a másolat működésképtelenné válik. Igazából ez a jelenség nem ismeretlen a természettudományokban. A kvantumfizikában például van egy olyan törvény (a határozatlansági reláció), mely kimondja, hogy bizonyos pontossággal nem mérhetünk meg bizonyos mennyiségeket. A természet törvényei olyanok, hogy bármilyen kísérletet is eszeljünk ki, a mérés során meg fog változni a mérendő mennyiség, így képtelenek leszünk a pontos mérésre. Éppen ezért nem is lehet pontosan lemásolni egy részecske kvantumállapotát. Talán az agy működésében is van egy ilyen tényező, talán éppen kvantummechanikai effektusok (ennek az iránynak egyik nagy szószólója Roger Penrose), amik megakadályozzák a másolást. A másolhatatlanság és szimulálhatatlanság persze még egyáltalán nem utal egyértelműen valamifajta lélek létezésére, de előfeltétele annak. Az is lehet, hogy tökéletesen képesek leszünk másolni a struktúrát, leképezzük a neuronok vélt működését, és végül az egész konstrukció nem csinál majd semmit, mivel hiányzik majd belőle ez a titokzatos "lélek". Egyelőre semmi nem utal arra, hogy így lenne, de nem vethetjük el ennek a lehetőségét, amíg meg nem bizonyosodtunk az ellenkezőjéről.

A végeredmény szempontjából a legrosszabb eset az, ha a kísérlet folyamán újabb mechanizmusokra derül fény, és arra jövünk rá, hogy az agy modellezése sokkal komolyabb probléma, mint gondoltuk, így jó pár évbe beletelik, míg képesek leszünk rá. Tehát igazából nem kapunk választ a kérdésünkre. Ez is benne van a pakliban, ráadásul szerintem egy elég esélyes lehetőség.

A harmadik, és egyben legérdekesebb lehetőség, hogy sikerül a szimuláció, és bebizonyosodik, hogy az agy számítógép. Ha képesek vagyunk egy ilyen számítógép építésére, az rengeteg lehetőséget rejt magában. Ezáltal jobban megérthetjük az agy működését, vagy kísérleteket végezhetünk a szimuláción. Paradox módon az így szimulált agy pont arra nem alkalmas, amire elsőre gondolnánk, ez pedig a "klasszikus értelemben vett" mesterséges intelligencia létrahozása. Egy ilyen szimulált agy ugyanis minden szempontból úgy működik, mint eredeti megfelelője. Tehát ugyanolyan hibái, késztetései, érzései lesznek, mint a mintául szolgáló embernek. Egyáltalán nem fog gépiesebben, vagy racionálisabban gondolkodni. Egy ilyen mesterséges aggyal felszerelt háztartási robot például egyáltalán nem biztos, hogy feltétel nélkül kiszolgál. Jogokat követel majd magának, mint ahogy egy ember is tenné. Igazából egy így létrehozott mesterséges lény inkább tekinthető embernek, mint robotnak. Talán ha megértjük a rendszer működését, ki tudjuk iktatni az érzelmeket, emberi késztetéseket egy ilyen robotból és ideális szolgákká tehetjük őket. De akárhogy is legyen, nem mehetünk el szó nélkül néhány nagyon fontos kérdés mellett. Egy tökéletesen másolt (nem manipulált) mesterséges aggyal rendelkező gépet megilletnek az emberi jogok? Esetleg egy ilyen aggyal felszerelt robotot is embernek kellene tekintenünk? Ha igen, akkor egyáltalán van jogunk az ő elméjét bármilyen módon manipulálni? Első hallásra furcsának tűnik a kérdés, hogy embernek kell-e tekintenünk egy robotot. Egyesek számára talán egyenesen felháborító maga a kérdésfelvetés is, hogy egy tranzisztorokból összetákolt gép vele egyenrangú partner lenne. Pedig ez egy nagyon is reális probléma. Képzeljük el, hogy képesek vagyunk ilyen szimulált agy létrehozására, így létre tudunk hozni olyan chipeket, amik átveszik pár neuron munkáját. Tegyük fel, hogy implantátumot készítünk ilyen chipekből, mondjuk agyvérzésen átesett emberek számára, akiknek agyában elhalt részek találhatóak. Egyszerűen kivágjuk az elhalt részeket és ilyen neurális chipekkel helyettesítjük, amik átveszik az adott rész feladatait, így teljes életet élhetnek. Tegyük fel, hogy egy ilyen ember agyának bizonyos része elhal, amit ilyen chipekkel pótlunk. Így agya tökéletesen működik, és gondolom senki nem tekintené őt robotnak. Idővel újabb agyvérzésben az agyának újabb része pusztul el, amit újabb chipekkel pótolunk. Ez így megy tovább mindaddig, míg végül a teljes agya kizárólag neurális chipekből áll. Melyik ponton vált ő robottá? Úgy gondolom, hogy a leglogikusabb válasz az, hogy mindig is ember maradt, így megilletik őt az embereknek járó jogok. Nagyon fontos erkölcsi dilemmák ezek, amiket meg kell majd oldanunk, ha képesek leszünk az agyat szimulálni.

Az agy chipekre való lecserélése rengeteg új lehetőséget rejt magában. Gondoljunk csak bele, az ilyen chipek nem öregednek, hiba esetén cserélhetőek, így egy ilyen mesterséges aggyal egy mesterséges testben akár örökké élhetünk. Sőt, ha agyunk csak szimuláció, akkor akár a robot testet is elhagyhatjuk, és generálhatunk magunknak saját szimulált világot. A szimulált valóságról már írtam egy viszonylag részletes bejegyzést. Itt megpróbáltam kiemelni azt, hogy milyen előnyei lennének egy ilyen rendszernek. Az én modellem szűk keresztmetszete az emberi agy volt. Vajon hogyan tudjuk majd összekötni a géppel, miként lehetne megoldani, hogy a valóságot fenntartó gép belelásson az emlékeinkbe? Egy szimulált agy esetén ezek a problémák egyszerűen megoldódnak, hisz a valósággal együtt a gép szimulálja az agyat is. A szimulált valóságról szóló írásomban felvetettem azt is, hogy nem-e lehetséges az, hogy jelenleg is egy ilyen szimulált világban élünk. Ott azt írtam, hogy erről az agy vizsgálatával bizonyosodhatunk meg, hiszen ha mindenkinek létezik valahol a "világon kívül" egy valódi teste, akkor a világon belül nem tudjuk megjósolni, hogy az adott személy adott helyzetben hogy viselkedne. Ha azonban a személy maga is szimulált, akkor már ez a módszer sem működik. Tehát egy ilyen teljesen szimulált világban semmilyen lehetőségünk nincs arra, hogy rájöjjünk, csak szimulációba élünk. Az ilyen szimulált életnek rengeteg előnye lenne az örök életen és a végtelen lehetőségeken (a virtuális valóságban bármi lehetséges) túl is. Képzeljük el, hogy halálunk pillanatában csinálunk egy másolatot agyunk tartalmáról. Ez a másolat (aki valójában mi vagyunk) tovább élhet egy virtuális világban, de akár fel is pakolhatjuk egy űrhajóra, ami évezredekig sodródik az űrben, míg talál magának egy bolygót (vagy akár csak egy helyet az űrben), ahol van elég csillagfény a működéséhez. Ekkor beindítja a szimulációt, és mi éljük életünket, mint ha mi sem történt volna. Így akár túlélhetjük bolygónk pusztulását is úgy, hogy az egészből  tulajdonképpen semmit nem veszünk észre. Mivel kikapcsolt állapotban nem telik számunkra az idő, a mi szemszögünkből csak egy pillanat telik el, miközben a minket szállító eszköz évmilliókig halad az űrben. A biztonság kedvéért akár több példányban is szétküldhetjük magunkat a világba, így nagyobb az esély, hogy valamilyen formában túléljük az utazást. E mellett gépi agyunkat már nem kötik a biológiai korlátok. Továbbfejleszthetjük azt, illetve érvényes lesz rá Moore törvénye. Ahogyan a technológia fejlődik, úgy gondolkodásunk is egyre gyorsabbá válik. Moore törvénye alapján kb. 1-1,5 évente 2x gyorsabbá válna agyunk működése. Így kb. 10 év alatt 1000x-esre gyorsulna gondolkodásunk. Csakhogy így 1 év alatt 1000 évnyit fejlődhetne az emberi technológia, ami talán Moore törvényére is visszahatna. Akárhogy is, ha sikerül elérni ezt a szintet, onnan valami hihetetlen sebességgel fog továbbfejlődni az emberiség. Ezt a pontot hívja Ray Kurzweil szingularitásnak, és erről szól nagy sikerű könyve, a Szingularitás Küszöbén. Kurzweil szerint egyébként 2030-2045 környékén sikerül elérni ezt az emberiségnek. Örök élet, a tér, az idő, a fény sebességéből adódó korlátok legyőzése, paradicsomi élet egy virtuális világban, ami csak a vágyainkat lesi, megoldás minden problémánkra. Ilyen lehetőségeket rejt magában hosszú távon az agy tökéletes szimulációja ...

A bejegyzés további részében arról írnék, hogy miből gondoljuk, hogy az agy szimulálható ilyen módon, és hogy hogyan lehet rendkívül egyszerű áramkörökből olyan bonyolult rendszert felépíteni, mint az emberi agy. Ehhez viszont először próbáljuk pontosan megfogalmazni, hogy mit is szeretnénk. Tekintsük az emberi agyat egy fekete doboznak, aminek bemenetei, kimenetei és állapota van. A bemeneteket a külvilágból vagy testünkből származó ingerek képzik. Amit látunk, hallunk, tapintunk, stb. mind mind az agy bemenetét képezi. Ezeket az információkat agyunk feldolgozza, majd ennek alapján irányítja testünket. A testnek szóló parancsok képezik tehát az agy kimenetét. Agyunk állapotát a benne tárolt emlékek, ösztönök, egyszóval minden tudatos és tudat alatti ismeretünk képezi. Ez tehát az agy absztrakt modellje. Amennyiben tehát a célunk az agy, vagy az agy egy részének modellezése, létre kell hoznunk egy hasonló fekete dobozt ami ugyanazokra a bemenetekre ugyanazokat a kimeneteket szolgáltatja. Ha ez a másik fekete doboz pont ugyanúgy viselkedik, mint az eredeti, akkor attól teljesen megkülönböztethetetlen lesz. Ha valakinek mondjuk eltávolítanánk az agyát, és egy ilyen dobozra cserélnénk, a külső szemlélő semmilyen módon nem tudná eldönteni, hogy az adott személyen operációt hajtottak végre. Elméletileg a személy maga sem venné észre, hogy agya nem az eredeti agy, hanem egy tranzisztorokból összeszerkesztett számítógép. A kérdés tehát az, hogy lehet-e ilyen másolatot készíteni. Habár a hogyanra elég nehéz lenne választ adni (ha tudnánk, már elkészítettük volna a mesterséges agyat), arra válaszolhatunk, hogy elméletben lehetséges-e a dolog. Annyi csak a kérdés, hogy az agy működése determinisztikus-e, és bemeneteinek, kimeneteinek és állapotainak száma véges-e. De mit jelent az, hogy az agy determinisztikus? Ez azt jelenti, hogy adott bemenetre adott állapot esetén minden esetben ugyanazt a kimenetet adja. Amennyiben az agy ilyen, és bemeneteinek, kimeneteinek és állapotainak száma véges, úgy felírhatunk egy nagy táblázatot, ami a bemeneteket és az állapotokat rendeli össze az adott kimenetekkel. Ez a táblázat lehet, hogy hatalmas lenne, az is lehet, hogy ha A4-es papírokra írnánk fel, az beterítené az egész Földet, de a lényeg, hogy véges számú papír elég lenne ahhoz, hogy felírjuk az összes variációt. Ezt a táblázatot egy számítógépbe táplálva aztán elő is állna a hőn áhított fekete doboz. Az ilyen rendszereket egyébként a matematikában véges állapotú automatának, a digitális technikában sorrendi hálózatnak hívjuk. Persze egy ilyen táblázat gépbe táplálása nem a leghatékonyabb módja az agy szimulálásának. Létrehozhatunk algoritmusokat, melyek az adott bemenet és az állapot függvényében kiszámolják a kimenetet. Ha akarunk készíteni egy gépet, ami 1-10-ig képes összeszorozni a számokat, akkor sem egy táblázatot rögzítünk, ami 1-10-ig tartalmazza az összes szám szorzatát, hanem egyszerűen írunk egy programot, ami összeszorozza a két számot. Ez értelemszerűen sokkal tömörebb megoldását adja a problémának. A gond az, hogy annyira még nem sikerült megismernünk az agyat, hogy ilyen algoritmust írjunk, de esetünkben ez annyira nem is lényeges, hiszen mi most csak arra vagyunk kíváncsiak, hogy elméletben egy emberi agyat fel lehetne-e építeni pusztán tranzisztorokból. Visszatérve tehát az eredeti problémához, ha az agyhoz készíthető ilyen táblázat, ami a bemenetek és állapotok fényében megmondja hogy mi lesz a kimenet, akkor készíthető olyan számítógép, ami annak működését teljes mértékben szimulálja. A kérdés tehát már csak az, hogy az agy véges állapotú és determinisztikus-e?

Kezdjük akkor a véges állapottal. Mivel az agy véges számú agysejtből, véges számú részecskéből áll, ezért azok elrendezése is csak véges értéket vehet fel. Ráadásul ezek közül nagyon sok állapot egymással ekvivalens, tehát a kimenet szempontjából lényegtelen köztük a különbség. Tehát ha egy neuron (agysejt) X féle állapotot vehet fel, akkor lényegtelen, hogy pontosan hogy oszlanak el benne a részecskék. Akárhogy is, ha az agy fizikai objektum (nincs szerepe a működésében semmiféle misztikus tudatnak), akkor állapotainak száma véges. Mi a helyzet a másik kitétellel, a determinizmussal? Az ismert fizikai törvények mind determinisztikusak. Ezt jól tudhatjuk az általános iskolai fizikaórákról, ahol egy adott feladatnak csak egy helyes megoldása lehetett. Ezért tudjuk kiszámolni az eldobott kő röppályáját, vagy a víz felhajtóerejét, stb. mert adott paraméterek esetén a fizikai képletek adott eredményt adnak. Tehát a bemenetek egyértelműen meghatározzák a kimenetet. Valójában egy kivétel azért van ez alól, ez pedig a kvantummechanika. A kvantummechanikai jelenségek esetén nem tudjuk pontosan mi lesz az eredmény, csak valószínűségeket ismerünk. Kérdés viszont, hogy a kvantummechanika mennyire befolyásolja az agy működését? Az elemi részecskék közti kölcsönhatásokat a kvantummechanika szabályozza ugyan, de nagyobb léptékben ezek a hatások kiegyenlítődnek. Gondoljunk például egy mikroprocesszorra, amiben a tranzisztorokat elemi szinten a kvantummechanika működteti, mégis teljesen kiszámítható a működésük, mert a kicsiny tranzisztorok mérete már túl nagy ahhoz, hogy ezt számottevően megzavarja a kvantummechanika. Agyunk neuronjai pedig óriásiak a mai processzorok kis tranzisztorjaihoz képest, tehát működésükben jó eséllyel nem kap szerepet a kvantummechanika. Erről persze kicsit másképp vélekedik a bevezetőben is említett Roger Penrose, akinek elmélete szerint az agyban lévő mikrotubulusok kvantummechanikai számításokat végeznek, ami lényeges az agy működése szempontjából. Az elmélet szerint tehát agyunk egyfajta kvantumszámítógép. Azonban ha így is van, az még nem jelenti egyértelműen azt, hogy nem másolható. Amennyire jelenleg ismerjük kvantummechanika szabályait, az alapján azt kellene mondanunk, hogy ebben az esetben vagy sokkal nagyobb teljesítményű hagyományos számítógép szükséges a másoláshoz, mivel szimulálnunk kell a kvantummechanikai folyamatokat, vagy kvantumszámítógépre lenne szükségünk. Persze itt azért már sok kérdés felmerül. A kvantumszámítástechnika még gyermekcipőben jár, és egyáltalán nem triviális, hogy tudunk-e, és hogyan tudunk majd megfelelő teljesítményű kvantumszámítógépet készíteni. Illetve itt már el tudok képzelni olyan felépítést, ahol a rendszer működésének egy jelentős hányadát valamilyen számunkra megfigyelhetetlen mechanizmus szabályozza. Tehát ez a verzió sem egyértelműen bizonyítja egy esetleges anyagon túli tudat létezését, de némi lehetőséget ad rá. Mindazonáltal egyelőre úgy néz ki, nincsenek ilyen kvantumfolyamatok hatással az agy működésére. Az eddig vizsgált agyterületek esetén legalábbis nem találtak még erre utaló jelet. Ha tehát a jövőben is úgy találjuk, hogy az agy működésében nem játszanak jelentős szerepet kvantumfolyamatok, és nem találunk rá új fizikai mechanizmusokra, akkor elméletben felírható egy előbbiekben említett táblázat, és az agyhoz szerkeszthető egy olyan számítógép, ami vele megegyező módon működik. Ez esetben csak idő kérdése, hogy mikor sikerül mindezt megvalósítani. Ahogyan a bevezetőben írtam, ha ez sikerül, az elhozhatja az emberiség számára a tökéletes kánaánt.

Akárhogy is legyen, ha egyértelmű választ kapunk a címben feltett kérdésre, az minden idők legnagyobb tudományos felfedezése lesz, nagyobb mint bármilyen más felfedezés az emberiség történelmében. Úgy gondolom, hogy az agy teljes megértése minden tudományok szent grálja, hiszen ahogyan a bevezetőben említettem, nem csak az önmagunk feletti teljes hatalmat jelenti, de kulcs ahhoz, hogy új, tökéletesebb valóságot teremtsünk, ami eddig kizárólag Isten kiváltsága volt.