Lidský mozek jako počítač: Metafora, nebo prostá skutečnost?

Pojetí lidského mozku jako počítače je samozřejmě určitou nadsázkou, nicméně řada analogií mezi oběma systémy j...


Pojetí lidského mozku jako počítače je samozřejmě určitou nadsázkou, nicméně
řada analogií mezi oběma systémy je nasnadě. Pojďme se podívat na některé
zajímavosti, ke kterým dospěl výzkum na tomto poli.
Hlavním průvodcem nám bude kniha "Mozek a jak ho cvičit", jejíž aktualizované
vydání právě připravuje nakladatelství Portál. Jedná se o populární úvod do
současné neurovědy. Stejně tak připomeneme i některé další koncepce, které se
snaží mapovat paralely mezi biologickými a počítačovými systémy.
V tuto chvíli se zdá, že lidský mozek bychom si spíše než jako počítač mohli
představit jako heterogenní síť, jejíž jednotlivé části vykonávají navzájem
odlišné úlohy. Často se lze například setkat s tvrzením, že některé funkce
odpovídají pravé a některé levé hemisféře. Ve skutečnosti však platí, že i ty z
našeho hlediska nejjednodušší činnosti se v mozku ještě nějak "rozkládají". Při
řešení matematického problému se úloha např. dělí minimálně na část výpočetní
(centrum v levé hemisféře) a vizualizaci problému (centrum v pravé hemisféře).
Mozek je sice v této koncepci sítí specializovaných komponent, to však
neznamená, že všechny jeho komponenty jsou výhradně jednoúčelové. Vnitřní
přestavby umožňují, aby se jednotlivé části alespoň do určité míry vzájemně
zastupovaly.

Dva typy pamětí
Jak se zdá, lidský mozek obsahuje několik rovin paměti. Obdobou počítačové
paměti RAM je okamžitá paměť mozku, která je zřejmě elektrické či
elektrochemické povahy. Trvalá paměť, obdoba pevného disku, je podle některých
vědců zakódována do struktury bílkovin, podle jiných spíše do molekul RNA
(ribonukleové kyseliny). Poruchy různých typů paměti je možné pozorovat např.
při amnézii. Často například ztrácíme pouze znalost reálií, těsně
předcházejících následné nehodě jde tedy o ztrátu dat zhruba odpovídající
zhroucení operačního systému spojeného s restartem.
Na rozdíl od počítačů však nemáme v našem mozku k dispozici žádnou jednoduchou
obdobu příkazu "save". Ne každá informace z operační paměti se proto dostane do
paměti trvalé. Existuje řada více či méně seriózních metod, jejichž cílem je
zlepšit schopnosti učení. Samozřejmě platí, že pravděpodobnost uložení určité
informace do trvalé paměti stoupá s opakovanou expozicí. Nás však zajímají
spíše postupy, které mohou časově náročné a otravné memorování nahradit. Mozek
například automaticky ukládá do trvalé paměti informace, které vyhodnotí jako
související s bezpečností jedince, eventuálně jinak emočně podbarvené. Snadno
si také zapamatujeme informace, které se nám prostě líbí například tím, jak
jsou poskládány do jednotného celku.

Přestavby systému
Na rozdíl od počítače na našem stole je lidský mozek v neustálém vývoji. Změny
se netýkají pouze obsahu paměti, ale i vlastního systému. Mozek je totiž
obrovským "žroutem" energie, biologická evoluce se proto snažila tuto spotřebu
minimalizovat. V zásadě platí, že "metaprogram" v naší hlavě má tendenci
nepoužívané systémy rozebírat z toho samozřejmě vyplývá i smysl neustálého
procvičování naší šedé kůry.
Zdá se však, že některé systémy jsou dokonce rozebírány automaticky, bez ohledu
na to, zda je potřebujeme. To platí například pro výuku jazyků, jejíž schopnost
s věkem prudce klesá. Děti, které byly vychovávány divokými zvířaty, po
dosažení určitého věku už nikdy nebyly schopné si jazyk náležitým způsobem
osvojit.

Kvanta v mozku
Roger Penrose patří ke spolupracovníkům dnes zřejmě nejznámějšího fyzika na
světě Stephena Hawkinga. Zatímco s Hawkingem zkoumají především černé díry,
teorie o lidském mozku je výlučně Penrosova. Oč jde? Penrose ve své knize
Mikrosvět, makrosvět a lidská mysl v zásadě tvrdí, že lidský mozek je kvantovým
počítačem. Stěny trubiček, tzv. mikrotubulů, oddělují podle Penroseho příslušná
místa prostoru od svého okolí. Izolovaný systém umožňuje průběh kvantových
interakcí, systém se tedy chová podobně jako známý myšlenkový experiment s
SchrÖdingerovou kočkou. Výpočetní schopnosti kvantového počítače v lidském
mozku by spolu s principem neurčitosti mohly souviset i s fenoménem svobodné
vůle.
Stephen Hawking koncepci lidského mozku jako kvantového počítače kritizoval.
Kvantová fyzika nemá podle Hawkinga žádný vztah k fenoménu lidského vědomí.
Poněkud skeptičtí jsou i biologové: Ptají se například, zda by kvantovým
počítačem byl pouze mozek člověka, nebo třeba i šimpanze? Poslední námitkou
jsou pak potíže spojené s konstrukcí kvantových počítačů. Kvantové systémy mají
tendenci se velice rychle zhroutit a přidání každé jednotky (qbitu) je stále
obtížnější. Představa, že by při hustotě částic v lidském mozku a pokojové
teplotě stačila jakási "trubička" uzavřít prostor před vnějším světem a dovolit
provedení kvantového výpočtu, je v tomto ohledu velmi málo pravděpodobná.

Sériově, nebo paralelně?
PC na našem stole pouze simuluje činnost paralelního počítače. Jednotlivé
aplikace ve Windows samozřejmě neběží v pravém slova smyslu "současně". PC je
tedy simulací paralelního počítače na počítači sériovém. Evoluční biolog
Richard Dawkins, sám nadšený uživatel jablečné platformy, ve své knize Sobecký
gen naopak soudí, že lidský mozek je čímsi opačným: tedy simulací sériového
počítače na počítači paralelním.
Zrod lidského vědomí souvisí podle Dawkinse s tím, že souběžně probíhající
procesy dokážeme chápat seřazené na časové škále a vyvozovat mezi nimi kauzální
souvislosti.

Metody průzkumu mozku
Až dosud vycházela většina průzkumů lidského mozku ze studia defektů. Při
poškození určité části mozku došlo obvykle k vyřazení jisté funkce. Tímto
způsobem pak byla v mozku lokalizována centra odpovědná v představách vědců
právě za tyto funkce: centrum řeči, rozpoznávání tváří apod. Samozřejmě, že
taková pojetí však byla kritizována.
Nové metody výzkumu lidského mozku už naštěstí umožňují zkoumat jednotlivé
nervové funkce, nikoliv pouze jejich absenci. Např. při tzv. emisních
tomografiích se člověku do krve vstříkne roztok určité slabě radioaktivní
látky. Posléze se sleduje radioaktivita jednotlivých částí mozku při plnění
speciálních úkolů. Předpokládá se přitom, že relativně nejvíce radioaktivní (a
tedy nejvíce prokrvené) jsou ty části mozku, které jsou odpovědné právě za
řešení dané úlohy. Následkem očekávání budoucích objevů vznikají i obory s
dosti kuriózními názvy: např. tzv. informační neuroteologie, která zkoumá
mozkové aktivity při zážitcích náboženského typu.

Budoucnost
Pokud lépe pochopíme principy fungování lidského mozku, může to přinést pokrok
i při konstrukci nových výpočetních systémů. Bill Gates alespoň během své
pražské návštěvy uvedl, že právě na poli neurověd máme ještě největší "dluh".
Zatímco nanotechnologie, kvantové počítače či počítače molekulární zápasí spíše
s problémy technickými než principiálními, při chápání informačních procesů
probíhajících v lidském mozku nám dosud stále uniká podstata řady dějů.

text ON-LINE
Kompletní podobu tohoto článku včetně odkazů na další on-line zdroje najdete na
portálu Science World s datem 25. 1. 2002.

Memetika jako věda
Pokrok ve výzkumu lidského mozku má ještě jeden důležitý aspekt: mohl by se
stát impulzem k rozvoji nové informační vědy, memetiky. Dosud přesně nevíme,
jaká je hmotná podstata memů, a odpůrci celého odvětví mohou proto s despektem
hovořit o memetice jako o vědě koktejlových večírků ("coctail-party science").
Netušíme ani, nakolik jsou přiléhavá srovnání ideologií s počítačovými viry
apod.
Jak ukazují výsledky naší ankety, čtenáři Science Worldu mají k memetice vesměs
pozitivní vztah. 51 % respondentů pokládá obor za velmi zajímavý a pouze 12 %
je přesvědčeno, že memetika není věda.









Komentáře
K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.