A brain in a supercomputer | Henry Markram

Translator: Einar Berg Reviewer: Per Aarvik

Our mission is to build

Vår oppgave er å bygge

a detailed, realistic

en detaljert, realistisk,

computer model of the human brain.

digital modell av den menneskelige hjerne.

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

Vi har i løpet av de siste fire år

a proof of concept

vist at det er mulig,

on a small part of the rodent brain,

ved å lage en liten del av en rottehjerne.

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

Når vi nå vet at det er mulig, skal vi skalere opp prosjektet

to reach the human brain.

til vi når en menneskehjerne.

Why are we doing this?

Hvorfor gjør vi dette?

There are three important reasons.

Det er tre viktige grunner:

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

For det første er det viktig for oss å forstå den menneskelige hjerne

if we do want to get along in society,

hvis vi ønsker å komme videre som samfunn,

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

og jeg tror at det er et viktig steg i evolusjonen.

The second reason is,

Den andre grunnen er

we cannot keep doing animal experimentation forever,

at vi ikke kan gjøre dyreforsøk i all framtid,

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

vi må materialisere alle våre data og all vår kunnskap,

into a working model.

til en fungerende modell.

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

Det er som en Noas Ark, som et arkiv.

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

Og den tredje grunnen er at det er to milliarder mennesker på jorda

that are affected by mental disorder,

som rammet av sinnslidelse.

and the drugs that are used today

Og de medikamentene som brukes i dag

are largely empirical.

er i stor grad empiriske.

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

Jeg tror vi kan finne svært konkrete løsninger på

how to treat disorders.

hvordan vi kan behandle lidelser.

Now, even at this stage,

Nå, – selv på dette stadiet,

we can use the brain model

kan vi bruke hjernemodellen

to explore some fundamental questions

til å utforske noen grunnleggende spørsmål

about how the brain works.

om hvordan hjernen fungerer.

And here, at TED, for the first time,

Og her på TED, for første gang,

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

vil jeg gjerne dele med dere hvordan vi tar for oss

one theory -- there are many theories --

én teori – det er mange teorier –

one theory of how the brain works.

én teori om hvordan hjernen fungerer.

So, this theory is that the brain

Denne teorien går ut på at hjernen

creates, builds, a version of the universe,

skaper – bygger – en versjon av universet,

and projects this version of the universe,

Og projiserer denne versjonen av universet

like a bubble, all around us.

som en boble, hele veien rundt oss.

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

Dette vil selvsagt bli et tema for filosofisk debatt i århundrer.

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

Men for første gang kan vi faktisk se på dette,

with brain simulation,

ved hjelp av hjernesimulering,

and ask very systematic and rigorous questions,

og stille veldig systematiske og grundige spørsmål

whether this theory could possibly be true.

om hvorvidt denne teorien kan være riktig.

The reason why the moon is huge on the horizon

Grunnen til at månen ser enorm ut i horisonten

is simply because our perceptual bubble

er rett og slett fordi vår perseptuelle boble

does not stretch out 380,000 kilometers.

ikke strekker seg 380.000 kilometer ut.

It runs out of space.

Det blir for lite plass,

And so what we do is we compare the buildings

så det vi gjør er å sammenligne bygningene

within our perceptual bubble,

innenfor vår perseptuelle boble,

and we make a decision.

og vi tar en beslutning.

We make a decision it's that big,

Vi tar en beslutning om at den er så stor,

even though it's not that big.

selv om den ikke er det,

And what that illustrates

og det illustrerer

is that decisions are the key things

at beslutninger er den viktigste støtten

that support our perceptual bubble. It keeps it alive.

for vår perseptuelle boble. Det holder den i live.

Without decisions you cannot see, you cannot think,

Uten beslutninger kan du ikke se, kan du ikke tenke,

you cannot feel.

kan du ikke føle.

And you may think that anesthetics work

Og du tror kanskje at bedøvelse fungerer

by sending you into some deep sleep,

ved at den sender deg inn i en slags dyp søvn,

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

eller blokkerer reseptorene slik at du ikke føler smerte?

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

Men faktisk virker de fleste bedøvelser ikke slik.

What they do is they introduce a noise

Det de gjør er å skape en støy

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

inne i hjernen, slik at nervecellene ikke kan forstå hverandre.

They are confused,

De er forvirret,

and you cannot make a decision.

og du kan ikke ta en beslutning.

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

Så før du klarer å gjøre deg opp en mening,

what the doctor, the surgeon, is doing

om hva legen, kirurgen, gjør mens han

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

skjærer løs på kroppen din, er han for lengst borte.

He's at home having tea.

Han sitter ved middagsbordet.

(Laughter)

(Latter)

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

Så, når du går bort til døren og åpner den,

what you compulsively have to do to perceive

må du, for å oppfatte hva du gjør,

is to make decisions,

ta beslutninger,

thousands of decisions about the size of the room,

tusenvis av beslutninger om størrelsen på rommet,

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

veggen, høyden, objektene i dette rommet.

99 percent of what you see

99 prosent av det du ser

is not what comes in through the eyes.

kommer ikke inn gjennom øynene,

It is what you infer about that room.

det er du som bestemmer at rommet er slik.

So I can say, with some certainty,

Så jeg kan si, med en viss sikkerhet:

"I think, therefore I am."

"jeg tenker, derfor er jeg."

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

Men jeg kan ikke si, "du tenker, derfor er du",

because "you" are within my perceptual bubble.

fordi du er innenfor min perseptuelle boble.

Now, we can speculate and philosophize this,

Nå kan vi spekulere og filosofere over dette,

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

men vi trenger ikke å gjøre det i de neste hundre år.

We can ask a very concrete question.

Vi kan stille et meget konkret spørsmål:

"Can the brain build such a perception?"

Kan hjernen bygge en slik oppfatning?

Is it capable of doing it?

Er det i stand til gjøre det?

Does it have the substance to do it?

Har den det har stoffet som trengs for å gjøre det?

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

Det er det jeg skal beskrive for dere i dag.

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

Det tok altså universet 11 milliarder år å bygge hjernen.

It had to improve it a little bit.

Det måtte forbedre den litt.

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

Det måtte legge til den frontale delen, slik at vi fikk instinkter,

because they had to cope on land.

fordi vi måtte overleve på land.

But the real big step was the neocortex.

Men det virkelig store skrittet var neokorteks.

It's a new brain. You needed it.

Det er en ny hjerne. Vi trengte den,

The mammals needed it

pattedyrene trengte den,

because they had to cope with parenthood,

fordi de måtte takle foreldrerollen,

social interactions,

sosiale interaksjoner,

complex cognitive functions.

komplekse kognitive funksjoner.

So, you can think of the neocortex

Dermed kan du faktisk se på neokorteks

actually as the ultimate solution today,

som den ultimate løsningen i dag,

of the universe as we know it.

av universet slik vi kjenner det.

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

Det er høydepunktet, det er det endelige produktet

that the universe has produced.

som universet har laget

It was so successful in evolution

Den var så vellykket i evolusjonen

that from mouse to man it expanded

at fra mus til menneske økte

about a thousandfold in terms of the numbers of neurons,

den tusen ganger, i antall nerveceller,

to produce this almost frightening

og laget dette nesten skremmende

organ, structure.

organet, denne strukturen.

And it has not stopped its evolutionary path.

Og evolusjonen har ikke stoppet ennå.

In fact, the neocortex in the human brain

Faktisk utvikler neokorteks i den menneskelige hjerne

is evolving at an enormous speed.

seg i en enorm hastighet.

If you zoom into the surface of the neocortex,

Hvis du zoomer inn på overflaten av neokorteks,

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

vil du se at den er bygget opp av små moduler,

G5 processors, like in a computer.

G5-prosessorer, som i en datamaskin.

But there are about a million of them.

Men det er omtrent en million av dem.

They were so successful in evolution

De var så vellykket i evolusjonen

that what we did was to duplicate them

at de ble kopiert igjen og igjen,

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

og fylte opp hjernen med fler og fler

until we ran out of space in the skull.

til det ikke var mer plass i skallen.

And the brain started to fold in on itself,

Da begynte hjernen å folde seg,

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

og det er derfor neokorteks er så sammenrullet.

We're just packing in columns,

Vi bare stapper inn kolonner,

so that we'd have more neocortical columns

slik at neokorteks får fler kolonner

to perform more complex functions.

til å utføre mer komplekse funksjoner.

So you can think of the neocortex actually as

Så du kan faktisk tenke deg neokorteks som

a massive grand piano,

et massivt flygel,

a million-key grand piano.

et flygel med en million tangenter.

Each of these neocortical columns

Hver av disse neokortikale kolonnene

would produce a note.

lager en tone.

You stimulate it; it produces a symphony.

Hvis du stimulerer den, lager den en symfoni.

But it's not just a symphony of perception.

Men det er ikke bare en symfoni av persepsjon.

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

Det er en symfoni av universet ditt, din virkelighet.

Now, of course it takes years to learn how

Det tar selvfølgelig årevis lære hvordan

to master a grand piano with a million keys.

man mestrer et flygel med en million tangenter.

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

Derfor må du sende barna dine til gode skoler,

hopefully eventually to Oxford.

forhåpentligvis etter hvert til Oxford.

But it's not only education.

Men det er ikke bare utdanning.

It's also genetics.

Det er også genetikk.

You may be born lucky,

Du kan være født heldig,

where you know how to master your neocortical column,

eller så vet du hvordan du kan mestre din neokortikale kolonne

and you can play a fantastic symphony.

og du kan spille en fantastisk symfoni.

In fact, there is a new theory of autism

Faktisk er det en ny teori om autisme

called the "intense world" theory,

kalt "den intense verden"-teorien,

which suggests that the neocortical columns are super-columns.

som antyder at de neokortikale kolonnene er superkolonner.

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

De er svært reaktive, og de er superplastiske,

and so the autists are probably capable of

så autistene er sannsynligvis i stand til

building and learning a symphony

å bygge og lære en symfoni

which is unthinkable for us.

som er utenkelig for oss.

But you can also understand

Men du skjønner også

that if you have a disease

at hvis du har en sykdom

within one of these columns,

innenfor en av disse kolonnene,

the note is going to be off.

vil tonen være slått av.

The perception, the symphony that you create

Oppfatningen, symfonien som du skaper

is going to be corrupted,

vil være ødelagt,

and you will have symptoms of disease.

og du får symptomer på sykdom.

So, the Holy Grail for neuroscience

Så den hellige gral for nevrovitenskap

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

er å virkelig forstå utformingen av den neokortikale kolonnen –

and it's not just for neuroscience;

og det er ikke bare for nevrovitenskapen;

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

kanskje også for å forstå persepsjon, å forstå virkeligheten,

and perhaps to even also understand physical reality.

kanskje til og med forstå den fysiske virkeligheten?

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

Så det vi gjorde gjennom de siste 15 årene

was to dissect out the neocortex, systematically.

var å dissekere neokorteks, systematisk.

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

Det er litt som å katalogisere en del av regnskogen.

How many trees does it have?

Hvor mange trær er det?

What shapes are the trees?

Hvilken form har de?

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

Hvor mange av hver art, og hvor er de plassert?

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

Men det er mer enn katalogisering, fordi du faktisk

describe and discover all the rules of communication,

må beskrive og oppdage alle kommunikasjonsregler,

the rules of connectivity,

og hvordan de er koblet sammen,

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

for nervecellene kobler seg ikke sammen på måfå.

They choose very carefully who they connect with.

De velger nøye hvem de knytter seg til.

It's also more than cataloging

Det er også mer enn katalogisering,

because you actually have to build three-dimensional

fordi du faktisk må bygge tredimensjonale

digital models of them.

digitale modeller av dem.

And we did that for tens of thousands of neurons,

Og det gjorde vi for titusener av nerveceller,

built digital models of all the different types

bygget digitale modeller for de ulike typene

of neurons we came across.

nevroner vi kom over.

And once you have that, you can actually

Og når du har gjort det, kan du faktisk

begin to build the neocortical column.

begynne å bygge den neokortikale kolonnen.

And here we're coiling them up.

Og her kveiler vi dem opp.

But as you do this, what you see

Men mens du gjør dette, ser du

is that the branches intersect

at greinene krysser hverandre

actually in millions of locations,

på millioner av steder.

and at each of these intersections

og i hvert slikt kryss

they can form a synapse.

kan de kan danne en synapse.

And a synapse is a chemical location

Og en synapse er et kjemisk sted

where they communicate with each other.

der de kommuniserer med hverandre.

And these synapses together

Og disse synapser utgjør

form the network

til sammen nettverket,

or the circuit of the brain.

eller strømkretsen i hjernen.

Now, the circuit, you could also think of as

Nå er det slik at du også kan se på strømkretsen

the fabric of the brain.

som selve sammensetningen, stoffet i hjernen.

And when you think of the fabric of the brain,

Og når du tenker på stoffet i hjernen,

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

strukturen, hvordan er den bygd? Hvordan er mønsteret til teppet?

You realize that this poses

Da innser du at dette utgjør

a fundamental challenge to any theory of the brain,

en grunnleggende utfordring for enhver teori om hjernen,

and especially to a theory that says

og spesielt for en teori som sier

that there is some reality that emerges

at det kommer en virkelighet ut

out of this carpet, out of this particular carpet

av dette teppet, av dette spesielle teppet

with a particular pattern.

med et bestemt mønster.

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

Årsaken er at den viktigste designhemmeligheten i hjernen

is diversity.

er mangfold.

Every neuron is different.

Hvert nevron er forskjellig

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

Det er akkurat som i skogen. Alle furutrær er forskjellige.

You may have many different types of trees,

Du kan ha mange forskjellige treslag,

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

men alle furutrær er ulike. Og slik er det i hjernen også.

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

Så det er ingen nevroner i hjernen min som er like,

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

og ingen nevroner i min hjerne som er lik noen i din.

And your neurons are not going to be oriented and positioned

Og alle nevronene er ikke orientert og plassert

in exactly the same way.

på nøyaktig samme måte.

And you may have more or less neurons.

Og du kan ha flere eller færre nerveceller.

So it's very unlikely

Derfor er det svært usannsynlig

that you got the same fabric, the same circuitry.

at du har samme stoff, samme strømkrets.

So, how could we possibly create a reality

Så, hvordan er det mulig at vi kan lage en virkelighet

that we can even understand each other?

slik at vi i det hele tatt kan forstå hverandre?

Well, we don't have to speculate.

Vel, vi behøver ikke å spekulere.

We can look at all 10 million synapses now.

Vi kan studere alle 10 millioner synapser.

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

Vi kan se på stoffet, og vi kan endre nerveceller.

We can use different neurons with different variations.

Vi kan bruke ulike nerveceller i ulike varianter.

We can position them in different places,

Vi kan plassere dem på forskjellige steder,

orient them in different places.

orientere dem på forskjellige måter.

We can use less or more of them.

Vi kan aktivere flere eller færre av dem.

And when we do that

Og når vi gjør det,

what we discovered is that the circuitry does change.

oppdager vi at kretsene endres.

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

Men mønsteret for kretsenes utforming endres ikke.

So, the fabric of the brain,

Så stoffet i hjernen –

even though your brain may be smaller, bigger,

uansett om hjernen din er mindre, større,

it may have different types of neurons,

har forskjellige typer nerveceller,

different morphologies of neurons,

har nevroner med forskjellig morfologi –

we actually do share

uansett alt dette

the same fabric.

har vi samme hjernestoff.

And we think this is species-specific,

Og vi tror at dette er artsspesifikt,

which means that that could explain

noe som kan forklare

why we can't communicate across species.

hvorfor vi ikke kan kommunisere på tvers av arter.

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

Så la oss slå den på. Men for å gjøre det, må du

is you have to make this come alive.

få den til å bli levende.

We make it come alive

Vi gjør den levende

with equations, a lot of mathematics.

med likninger, mye matematikk.

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

Og faktisk, likningene som gjør nervecellene til elektriske dynamoer

were discovered by two Cambridge Nobel Laureates.

ble oppdaget av to Cambridge nobelprisvinnere.

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

Så det er matematikk som gir nervecellene liv.

We also have the mathematics to describe

Vi bruker også matematikk for å beskrive

how neurons collect information,

hvordan nervecellene samler informasjon,

and how they create a little lightning bolt

og hvordan de lager et lite lynglimt

to communicate with each other.

for å kommunisere med hverandre.

And when they get to the synapse,

Og når de kommer til synapsen

what they do is they effectively,

vil de faktisk,

literally, shock the synapse.

bokstavelig talt gi den et sjokk.

It's like electrical shock

Det er som elektrisk støt

that releases the chemicals from these synapses.

som frigjør kjemikalier fra disse synapsene.

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

Og vi har matematikken til å beskrive denne prosessen.

So we can describe the communication between the neurons.

Så vi kan beskrive kommunikasjonen mellom nervecellene.

There literally are only a handful

Det er bokstavelig talt bare en håndfull

of equations that you need to simulate

likninger du trenger for å simulere

the activity of the neocortex.

aktiviteten til neokorteks.

But what you do need is a very big computer.

Men det du vil trenge er en veldig stor datamaskin.

And in fact you need one laptop

Du behøver faktisk en bærbar PC

to do all the calculations just for one neuron.

for å gjøre beregningene for et enkelt nevron.

So you need 10,000 laptops.

Du må altså ha 10.000 bærbare datamaskiner.

So where do you go? You go to IBM,

Så hva gjør du? Du går til IBM,

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

og får en superdatamaskin, fordi de mtte ta

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

10.000 laptoper og pakke dem sammen til en størrelse som et kjøleskap.

So now we have this Blue Gene supercomputer.

Så nå har vi superdatamaskinen Blue Gene.

We can load up all the neurons,

Vi kan laste opp alle nervecellene,

each one on to its processor,

hver på sin prosessor,

and fire it up, and see what happens.

starte opp, og se hva som skjer.

Take the magic carpet for a ride.

- Ta en tur på det magiske teppet.

Here we activate it. And this gives the first glimpse

Her har vi aktivert den. Og vi får et første glimt

of what is happening in your brain

av hva som skjer i hjernen din

when there is a stimulation.

når den får en stimulering.

It's the first view.

Det er den første visningen,

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

og når du ser på den for første gang, tenker du:

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

"Herre Gud! Kan det skapes virkelighet ut av det der?"

But, in fact, you can start,

Men det er faktisk mulig –

even though we haven't trained this neocortical column

– selv om vi ikke har trent denne neokortikale kolonnen –

to create a specific reality.

– å skape en bestemt virkelighet.

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

Men vi kan spørre: "Hvor er rosen?"

We can ask, "Where is it inside,

Vi kan spørre: "Hvor er den inni der",

if we stimulate it with a picture?"

hvis vi stimulerer den med et bilde?

Where is it inside the neocortex?

Hvor er den inne i neokorteks?

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

Til syvende og sist må den være der hvis vi stimulerer den med det.

So, the way that we can look at that

Vi kan se slik på det:

is to ignore the neurons, ignore the synapses,

glem nervecellene, glem synapsene,

and look just at the raw electrical activity.

se bare på den elektriske aktiviteten.

Because that is what it's creating.

Fordi det er den som blir lagd.

It's creating electrical patterns.

Den skaper elektriske mønstre.

So when we did this,

Så når vi gjorde dette,

we indeed, for the first time,

så vi faktisk for første gang,

saw these ghost-like structures:

disse spøkelseslignende strukturene:

electrical objects appearing

elektriske objekter som viste seg

within the neocortical column.

innenfor den neokortikale kolonnen.

And it's these electrical objects

Og det er disse elektriske gjenstandene

that are holding all the information about

som inneholder all informasjon om

whatever stimulated it.

hva det var som stimulerte den.

And then when we zoomed into this,

Og når vi zoomet oss innover,

it's like a veritable universe.

var det som et veritabelt univers.

So the next step

Så neste steg

is just to take these brain coordinates

er bare å ta disse hjernekoordinatene

and to project them into perceptual space.

og projisere dem i det perseptuelle rom.

And if you do that,

Og hvis du gjør det,

you will be able to step inside

kan du gå inn i

the reality that is created

den virkeligheten som er skapt

by this machine,

av denne maskinen,

by this piece of the brain.

av denne hjernebiten.

So, in summary,

Så oppsummert:

I think that the universe may have --

Jeg tror at universet kan –

it's possible --

– det er mulig –

evolved a brain to see itself,

– ha utviklet en hjerne som kan se seg selv,

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

som kan være et første skritt mot å bli klar over selv.

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

Det er mye mer å gjøre for å teste disse teoriene,

and to test any other theories.

og å teste alle andre teorier.

But I hope that you are at least partly convinced

Men jeg håper at dere i det minste er delvis overbevist

that it is not impossible to build a brain.

om at det ikke er umulig å bygge en hjerne.

We can do it within 10 years,

Vi kan gjøre det innen 10 år,

and if we do succeed,

og hvis vi lykkes,

we will send to TED, in 10 years,

skal vi om 10 år sende

a hologram to talk to you. Thank you.

et hologram som kan snakke til dere her på TED. Takk.

(Applause)

(Applaus)