A brain in a supercomputer | Henry Markram

Translator: MaYoMo com Reviewer: adam leclerc

Our mission is to build

Нашата мисия е да създадем

a detailed, realistic

един подробен, реалистичен

computer model of the human brain.

компютърен модел на човешкия мозък.

And we've done, in the past four years,

През последните четири години

a proof of concept

правихме изпитания на концепцията

on a small part of the rodent brain,

върху една малка част от мозъка на гризач,

and with this proof of concept we are now scaling the project up

и с тези изпитания на концепцията сега увеличаваме мащаба на проекта,

to reach the human brain.

за да достигнем човешкия мозък.

Why are we doing this?

Защо го правим?

There are three important reasons.

Има три важни причини.

The first is, it's essential for us to understand the human brain

Първата - жизненоважно е за нас да разбираме човешкия мозък,

if we do want to get along in society,

ако искаме да се справяме в обществото,

and I think that it is a key step in evolution.

и мисля, че това е ключова стъпка в еволюцията.

The second reason is,

Втората причина е,

we cannot keep doing animal experimentation forever,

че не можем вечно да експериментираме с животни,

and we have to embody all our data and all our knowledge

а трябва да въплътим всичките си данни и всичките си познания

into a working model.

в един работещ модел.

It's like a Noah's Ark. It's like an archive.

Това е като Ноевия ковчег. То е като архив.

And the third reason is that there are two billion people on the planet

А третата причина е, че има два милиарда души на планетата,

that are affected by mental disorder,

засегнати от психически заболявания,

and the drugs that are used today

а лекарствата, използвани днес,

are largely empirical.

са в голяма степен емпирични.

I think that we can come up with very concrete solutions on

Мисля, че можем да намерим много конкретни решения,

how to treat disorders.

за това как да лекуваме заболяванията.

Now, even at this stage,

Дори на този етап

we can use the brain model

можем да използваме модела на мозъка,

to explore some fundamental questions

за да изследваме някои фундаментални въпроси

about how the brain works.

касаещи работата на мозъка

And here, at TED, for the first time,

Тук, в ТЕД, за пръв път

I'd like to share with you how we're addressing

бих искал да споделя с вас как работим

one theory -- there are many theories --

по една теория - съществуват много теории -

one theory of how the brain works.

една теория за това как работи мозъкът.

So, this theory is that the brain

Тази теория е, че мозъкът

creates, builds, a version of the universe,

създава, изгражда, една версия за вселената.

and projects this version of the universe,

И проектира тази версия за вселената,

like a bubble, all around us.

като мехур, навсякъде около нас.

Now, this is of course a topic of philosophical debate for centuries.

Това, разбира се, е тема за философски спорове от векове.

But, for the first time, we can actually address this,

Но за пръв път можем наистина да работим по въпроса

with brain simulation,

с мозъчна стимулация

and ask very systematic and rigorous questions,

и да задаваме много систематични и точни въпроси,

whether this theory could possibly be true.

дали е възможно тази теория да е вярна.

The reason why the moon is huge on the horizon

Причината, поради която луната е огромна на хоризонта,

is simply because our perceptual bubble

е просто защото мехурът на нашето възприятие

does not stretch out 380,000 kilometers.

не се разтяга на разстояние 380 000 километра.

It runs out of space.

Свършва му пространството.

And so what we do is we compare the buildings

Така че онова, което правим, е - сравняваме сградите

within our perceptual bubble,

вътре в мехура на нашето възпрятие,

and we make a decision.

и вземаме решение.

We make a decision it's that big,

Вземаме решение, че е толкова голяма,

even though it's not that big.

макар и да не е толкова голяма,

And what that illustrates

а това илюстрра факта,

is that decisions are the key things

че решенията са ключовото нещо,

that support our perceptual bubble. It keeps it alive.

което поддържа мехура на нашето възприятие. Те го поддържат жив.

Without decisions you cannot see, you cannot think,

Без решения не можеш да виждаш, не можеш да мислиш,

you cannot feel.

не можеш да чувстваш.

And you may think that anesthetics work

Може би мислите, че обезболяващите действат,

by sending you into some deep sleep,

като ви потапят в някакъв дълбок сън,

or by blocking your receptors so that you don't feel pain,

или като блокират рецепторите ви, така че да не усещате болка,

but in fact most anesthetics don't work that way.

но всъщност повечето обезболяващи не действат по този начин.

What they do is they introduce a noise

Онова, което те правят, е да внасят шум

into the brain so that the neurons cannot understand each other.

в мозъка, така че невроните да не могат да се разбират взаимно.

They are confused,

Те са объркани,

and you cannot make a decision.

и не можете да вземете решение.

So, while you're trying to make up your mind

Затова, докато се опитвате да решите

what the doctor, the surgeon, is doing

какво прави докторът, хирургът,

while he's hacking away at your body, he's long gone.

докато насича тялото ви, той отдавна си е отишъл.

He's at home having tea.

Прибрал се е у дома и пие чай.

(Laughter)

(Смях)

So, when you walk up to a door and you open it,

Когато отидете до една врата и я отворите,

what you compulsively have to do to perceive

онова, което правите компулсивно,

is to make decisions,

е да вземате решения -

thousands of decisions about the size of the room,

хиляди решения за размера на стаята,

the walls, the height, the objects in this room.

стената, височината, предметите в тази стая.

99 percent of what you see

99 процента от онова, което виждате,

is not what comes in through the eyes.

не е онова, което влиза през очите.

It is what you infer about that room.

То е онова, което заключавате за тази стая.

So I can say, with some certainty,

Затова мога да кажа, с известна сигурност:

"I think, therefore I am."

"Мисля, следователно съществувам."

But I cannot say, "You think, therefore you are,"

Но не мога да кажа: "Ти мислиш, следователно съществуваш",

because "you" are within my perceptual bubble.

защото ти си вътре в мехура на моето възприятие.

Now, we can speculate and philosophize this,

Можем да размишляваме и да философстваме около това,

but we don't actually have to for the next hundred years.

но всъщност не се налага да го правим през следващите сто години.

We can ask a very concrete question.

Можем да зададем един много конкретен въпрос.

"Can the brain build such a perception?"

"Може ли мозъкът да изгради такова възприятие?

Is it capable of doing it?

Способен ли е да го направи?

Does it have the substance to do it?

Има ли веществото, за да го направи?

And that's what I'm going to describe to you today.

Това ще ви опиша днес.

So, it took the universe 11 billion years to build the brain.

На вселената са й били нужни 11 милиарда години, за да създаде мозък.

It had to improve it a little bit.

Трябвало е да го усъвършенства малко.

It had to add to the frontal part, so that you would have instincts,

Трябвало е да добави фронталния дял, за да имате инстинкти,

because they had to cope on land.

защото те били необходими за справяне на сушата.

But the real big step was the neocortex.

Но първата истински голяма стъпка беше неокортексът.

It's a new brain. You needed it.

Това е нов мозък. Бил е необходим.

The mammals needed it

Бозайниците са имали нужда от него,

because they had to cope with parenthood,

защото е трябвало да се справят с родителство,

social interactions,

социални взаимодействия,

complex cognitive functions.

сложни познавателни функции.

So, you can think of the neocortex

Може да мислите за неокортекса

actually as the ultimate solution today,

всъщност като крайното решение днес

of the universe as we know it.

на вселената, каквато я познаваме.

It's the pinnacle, it's the final product

Това е апогеят, крайният продукт,

that the universe has produced.

който е произвела вселената.

It was so successful in evolution

Той постигнал такъв успех в еволюцията,

that from mouse to man it expanded

че от мишка до човек се е разширил

about a thousandfold in terms of the numbers of neurons,

около хилядократно по отношение броя на невроните,

to produce this almost frightening

за да се получи този почти плашещ

organ, structure.

орган, структура.

And it has not stopped its evolutionary path.

И не е спрял по еволюционния си път.

In fact, the neocortex in the human brain

Всъщност, неокортексът в човешкия мозък

is evolving at an enormous speed.

еволюира с огромна скорост.

If you zoom into the surface of the neocortex,

Ако разгледате повърхността на неокортекса под микроскоп,

you discover that it's made up of little modules,

ще установите, че той е изграден от малки модули,

G5 processors, like in a computer.

G5 процесори, като компютър.

But there are about a million of them.

Но има около милион такива.

They were so successful in evolution

Те еволюирали толкова успешно,

that what we did was to duplicate them

че онова, което сме правили,

over and over and add more and more of them to the brain

беше да ги дублираме отново и отново и да добавяме повече и повече от тях към мозъка,

until we ran out of space in the skull.

докато вече не ни е останало място в черепа.

And the brain started to fold in on itself,

И мозъкът е започнал да се нагъва вътре в себе си,

and that's why the neocortex is so highly convoluted.

затова неокортексът е толкова сложен.

We're just packing in columns,

Просто пакетираме в колони,

so that we'd have more neocortical columns

за да имаме повече неокортикални колони,

to perform more complex functions.

които да изпълняват по-сложни функции.

So you can think of the neocortex actually as

Всъщност, можете да мислите за неокортекса

a massive grand piano,

като за огромен роял,

a million-key grand piano.

роял с милион клавиши.

Each of these neocortical columns

Всяка от тези неокортикални колои

would produce a note.

ще свири една нота.

You stimulate it; it produces a symphony.

Стимулирате я, а тя изпълнява симфония.

But it's not just a symphony of perception.

Но това не е просто симфония на възприятието.

It's a symphony of your universe, your reality.

Това е симфония на вашата вселена,вашата реалност.

Now, of course it takes years to learn how

Разбира се, трябват години, за да се научиш

to master a grand piano with a million keys.

да свириш на роял с милион клавиши.

That's why you have to send your kids to good schools,

Затова трябва да изпращате децата си в добри училища,

hopefully eventually to Oxford.

и, да се надяваме, в крайна сметка в Оксфорд.

But it's not only education.

Но въпросът не е само в образованието.

It's also genetics.

А също и в генетиката.

You may be born lucky,

Може да сте родени с късмет

where you know how to master your neocortical column,

или да знаете как да боравите с неокортикалната си колона

and you can play a fantastic symphony.

и може да свирите фантастична симфония.

In fact, there is a new theory of autism

Всъщност има една нова теория за аутизма,

called the "intense world" theory,

наречена теория за "интензивния свят",

which suggests that the neocortical columns are super-columns.

която предполага, че неокортикалните колони са супер-колони.

They are highly reactive, and they are super-plastic,

Те са високо реактивни и са супер пластични,

and so the autists are probably capable of

и затова аутистите вероятно са способни

building and learning a symphony

да създадат и научат симфония,

which is unthinkable for us.

немислима за нас.

But you can also understand

Но също става ясно,

that if you have a disease

че ако имаш заболяване

within one of these columns,

вътре в някоя от тези колони,

the note is going to be off.

нотата ще бъде изключена.

The perception, the symphony that you create

Възприятието - симфонията, която създаваш,

is going to be corrupted,

ще бъде повредена

and you will have symptoms of disease.

и ще имаш симптоми на болест.

So, the Holy Grail for neuroscience

Затова свещеният граал за невронауката

is really to understand the design of the neocoritical column --

всъщност е да се разбере замисълът на неокортикалната колона,

and it's not just for neuroscience;

а това не е само за невронауката,

it's perhaps to understand perception, to understand reality,

а вероятно - за разбиране на възприятието, за разбиране на реалността

and perhaps to even also understand physical reality.

и вероятно също дори за разбиране на физическата реалност.

So, what we did was, for the past 15 years,

Затова през последните 15 години

was to dissect out the neocortex, systematically.

се занимавахме със системна дисекция на неокортекса.

It's a bit like going and cataloging a piece of the rainforest.

Малко прилича на това да отидеш да каталогизираш част от тропическа дъждовна гора.

How many trees does it have?

Колко дървета има в нея?

What shapes are the trees?

С какви форми са дърветата?

How many of each type of tree do you have? Where are they positioned?

По колко от всеки тип дървета има? Къде са разположени?

But it's a bit more than cataloging because you actually have to

Но е малко повече от каталогизиране, защото всъщност

describe and discover all the rules of communication,

трябва да опишеш и откриеш всички правила за комуникация,

the rules of connectivity,

правила за свързаност,

because the neurons don't just like to connect with any neuron.

защото невроните не обичат да се свързват просто с който и да е неврон.

They choose very carefully who they connect with.

Те избират много внимателно с кого да се свържат.

It's also more than cataloging

Това е и повече от каталогизиране,

because you actually have to build three-dimensional

защото всъщност трябва да се построят

digital models of them.

триизмерни дигитални модели за тях.

And we did that for tens of thousands of neurons,

Правихме това за десетки хиляди неврони,

built digital models of all the different types

създавахме дигитални модели на различните типове

of neurons we came across.

неврони, на които се натъквахме.

And once you have that, you can actually

А след като веднъж имаш това, може наистина

begin to build the neocortical column.

да започнеш да строиш неокортикалната колона.

And here we're coiling them up.

И ето, започнахме да ги навиваме.

But as you do this, what you see

Но докато правиш това, се вижда,

is that the branches intersect

че клоновете всъщност

actually in millions of locations,

се пресичат на милиони места

and at each of these intersections

и на всяка от тези пресечни точки

they can form a synapse.

могат да формират синапс.

And a synapse is a chemical location

А синапсът е химическа локация,

where they communicate with each other.

където те комуникират един с друг.

And these synapses together

Тези синапси, взети заедно,

form the network

формират мрежата

or the circuit of the brain.

на веригата на мозъка.

Now, the circuit, you could also think of as

Може да мислите за тази верига също

the fabric of the brain.

като за материята на мозъка.

And when you think of the fabric of the brain,

А когато мислиш за материята на мозъка,

the structure, how is it built? What is the pattern of the carpet?

структурата, как е построен? Какъв е мотивът на килима?

You realize that this poses

Осъзнаваш, че това поставя

a fundamental challenge to any theory of the brain,

едно фундаментално предизвикателство пред всяка теория за мозъка,

and especially to a theory that says

и особено за теория, която казва,

that there is some reality that emerges

че има някаква реалност, която произлиза

out of this carpet, out of this particular carpet

от този килим, точно от този килим

with a particular pattern.

с определена шарка.

The reason is because the most important design secret of the brain

Причината е, тъй като най-важната тайна относно замисъла на мозъка

is diversity.

е разнообразието.

Every neuron is different.

Всеки неврон е различен.

It's the same in the forest. Every pine tree is different.

Същото е в гората. Всяко борово дърво е различно.

You may have many different types of trees,

Може да има много различни типове дървета,

but every pine tree is different. And in the brain it's the same.

но всяко борово дърво е различно. Същото е и в мозъка.

So there is no neuron in my brain that is the same as another,

Значи, няма неврон в мозъка ми, който да е същият като друг,

and there is no neuron in my brain that is the same as in yours.

и няма неврон в моя мозък, който да е същият, както във вашия.

And your neurons are not going to be oriented and positioned

Вашите неврони няма да са ориентирани и позиционирани

in exactly the same way.

точно по същия начин.

And you may have more or less neurons.

И може да имате повече или по-малко неврони.

So it's very unlikely

Така че не е особено вероятно

that you got the same fabric, the same circuitry.

да имате същата материя, същата мрежа.

So, how could we possibly create a reality

Тогава как е възможно да създадем реалност,

that we can even understand each other?

така че дори да можем да се разбираме взаимно?

Well, we don't have to speculate.

Е, няма нужда да спекулираме.

We can look at all 10 million synapses now.

Сега можем да разгледаме всичките 10 милиона синапса.

We can look at the fabric. And we can change neurons.

Можем да разгледаме материята. И можем да променяме неврони.

We can use different neurons with different variations.

Можем да използваме различни неврони с различни вариации.

We can position them in different places,

Можем да ги позиционираме на различни места,

orient them in different places.

да ги ориентираме на различни места.

We can use less or more of them.

Можем да използваме по-малко или повече от тях.

And when we do that

А когато направим това,

what we discovered is that the circuitry does change.

открихме, че мрежата всъщност се променя.

But the pattern of how the circuitry is designed does not.

Но схемата, по която е проектирана мрежата, не се променя.

So, the fabric of the brain,

И така - материята на мозъка,

even though your brain may be smaller, bigger,

макар че мозъкът ви може да е по-малък, по-голям,

it may have different types of neurons,

може да има различни типове неврони,

different morphologies of neurons,

различни морфологии на невроните,

we actually do share

всъщност споделяме

the same fabric.

същата материя.

And we think this is species-specific,

И мислим, че това е специфично за видовете,

which means that that could explain

което означава, че това би могло да обясни

why we can't communicate across species.

защо не можем да комуникираме с други видове.

So, let's switch it on. But to do it, what you have to do

И така, нека да го включим. Но за да го направим,

is you have to make this come alive.

онова, което е необходимо, е това да оживее.

We make it come alive

Ние го караме да оживее

with equations, a lot of mathematics.

с уравнения, много математика.

And, in fact, the equations that make neurons into electrical generators

Всъщност уравненията, които превръщат невроните в електрически генератори,

were discovered by two Cambridge Nobel Laureates.

са били открити от двама нобелови лауреати от Кеймбридж.

So, we have the mathematics to make neurons come alive.

Имаме математиката, за да накараме невроните да оживеят.

We also have the mathematics to describe

Имаме също математиката, за да опишем

how neurons collect information,

как невроните събират информация

and how they create a little lightning bolt

и как създават малка светкавица,

to communicate with each other.

за да комуникират един с друг.

And when they get to the synapse,

А когато стигнат до синапса,

what they do is they effectively,

онова, което правят, е, че ефективно,

literally, shock the synapse.

буквално, оказват шок на синапса.

It's like electrical shock

Това е като електрошок,

that releases the chemicals from these synapses.

който освобождава химикалите от тези синапси.

And we've got the mathematics to describe this process.

И имаме математиката да опишем този процес.

So we can describe the communication between the neurons.

Така че, можем да опишем комуникацията между невроните.

There literally are only a handful

Те буквално са само шепа

of equations that you need to simulate

уравнения, необходими за стимулация

the activity of the neocortex.

на дейността на мозъчната кора.

But what you do need is a very big computer.

Но ви трябва много голям компютър.

And in fact you need one laptop

Всъщност, трябва ви един лаптоп,

to do all the calculations just for one neuron.

за да направите всички изчисления само за един неврон.

So you need 10,000 laptops.

Значи ви трябват 10 000 лаптопа.

So where do you go? You go to IBM,

Къде отивате тогава? Отивате в IBM

and you get a supercomputer, because they know how to take

и получавате суперкомпютър, защото те трябваше да вземат

10,000 laptops and put it into the size of a refrigerator.

10 000 лаптопа и да ги поставят в размера на един хладилник.

So now we have this Blue Gene supercomputer.

И сега имаме този суперкомпютър - "Син ген".

We can load up all the neurons,

Можем да заредим всички неврони,

each one on to its processor,

всеки включен в своя процесор,

and fire it up, and see what happens.

да го пуснем и да видим какво ще се случи.

Take the magic carpet for a ride.

Да се качим на вълшебното килимче и да се повозим.

Here we activate it. And this gives the first glimpse

Тук го активираме. А това за пръв път позволява да зърнем

of what is happening in your brain

какво се случва в мозъка,

when there is a stimulation.

когато има стимулация.

It's the first view.

Това е първият поглед.

Now, when you look at that the first time, you think,

Като погледнеш това за пръв път, си мислиш:

"My god. How is reality coming out of that?"

"Боже. Как от това излиза реалност?"

But, in fact, you can start,

Но всъщност, може да се започне,

even though we haven't trained this neocortical column

макар че, не сме тренирали тази неокортикална колона,

to create a specific reality.

да създава специфична реалност.

But we can ask, "Where is the rose?"

Но можем да попитаме: "Къде е розата?"

We can ask, "Where is it inside,

Можем да попитаме: "Къде е това вътре,

if we stimulate it with a picture?"

ако го стимулираме с картина?"

Where is it inside the neocortex?

Къде е това вътре в мозъчната кора?

Ultimately it's got to be there if we stimulated it with it.

В крайна сметка трябва да е там, ако сме я стимулирали с него.

So, the way that we can look at that

Начинът, по който може да гледаме на това,

is to ignore the neurons, ignore the synapses,

е да игнорираме невроните, да игнорираме синапсите

and look just at the raw electrical activity.

и да гледаме само суровата електрическа дейност.

Because that is what it's creating.

Защото това създава тя.

It's creating electrical patterns.

Създава електрически модели.

So when we did this,

Когато направихме това,

we indeed, for the first time,

наистина за пръв път

saw these ghost-like structures:

видяхме тези подобни на призраци структури:

electrical objects appearing

електрически обекти, появяващи се

within the neocortical column.

вътре в неокортикалната колона.

And it's these electrical objects

И тези електрически обекти

that are holding all the information about

съдържат цялата информация за онова,

whatever stimulated it.

което я е стимулирало.

And then when we zoomed into this,

Когато направихме увеличение на това,

it's like a veritable universe.

то е като същинска вселена.

So the next step

Затова следващата стъпка

is just to take these brain coordinates

е просто да вземем тези мозъчникоординати

and to project them into perceptual space.

и да ги проектираме в перцептивното пространство.

And if you do that,

Ако се направи това,

you will be able to step inside

ще стане възможно да се навлезе

the reality that is created

в реалността, създавана

by this machine,

от тази машина,

by this piece of the brain.

от този мозък.

So, in summary,

И така, в резюме,

I think that the universe may have --

мисля, че вселената може да е...

it's possible --

възможно е...

evolved a brain to see itself,

усъвършенствала мозъка така, че да види себе си,

which may be a first step in becoming aware of itself.

което може да е първа стъпка към това да стане наясно със себе си.

There is a lot more to do to test these theories,

Трябва да се направи още много, за да се проверят тези теории,

and to test any other theories.

както и за да се проверят всякакви други теории.

But I hope that you are at least partly convinced

Но се надявам, че сте поне отчасти убедени,

that it is not impossible to build a brain.

че не е невъзможно, да се създаде мозък.

We can do it within 10 years,

Можем да го направим до 10 години,

and if we do succeed,

и ако успеем,

we will send to TED, in 10 years,

ще изпратим след 10 години в ТЕД

a hologram to talk to you. Thank you.

холограма, която да ви говори. Благодаря.

(Applause)

(Аплодисменти)