A brain in a supercomputer | Henry Markram

Traducător: Traian Popa Corector: Antoniu Gugu

Our mission is to build

Țelul nostru este să construim

a detailed, realistic

un model computațional

computer model of the human brain.

detaliat și realistic al creierului uman.

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

Și noi am realizat în ultimii patru ani

a proof of concept

o demonstrație de principiu

on a small part of the rodent brain,

pe o mică parte a unui creier de rozător,

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

iar acum, bazându-ne pe această demonstrație, amplificăm proiectul

to reach the human brain.

pentru a ajunge la creierul uman.

Why are we doing this?

De ce facem asta?

There are three important reasons.

Sunt trei motive importante.

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

Primul este faptul că este esențial pentru noi să înțelegem creierul uman

if we do want to get along in society,

dacă vrem să ne mai înțelegem ca societate,

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

și cred de asemenea că acesta este un pas cheie în evoluție.

The second reason is,

Al doilea motiv este,

we cannot keep doing animal experimentation forever,

că nu putem continua să experimentăm pe animale la nesfârșit,

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

și că trebuie să incorporăm datele și cunoștințele noastre,

into a working model.

într-un model care să funcționeze.

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

Este ca un fel de Arcă a lui Noe. Este ca o arhivă.

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

Și al treilea motiv este că există două miliarde de oameni pe planetă

that are affected by mental disorder,

care sunt afectați de boli mentale,

and the drugs that are used today

în condițiile în care medicamentele folosite în prezent

are largely empirical.

sunt în mare măsură empirice.

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

Cred că putem veni cu o soluție cât se poate de concretă despre

how to treat disorders.

cum să tratăm aceste boli.

Now, even at this stage,

Acum, chiar și în stadiul acesta,

we can use the brain model

putem folosi modelul de creier

to explore some fundamental questions

pentru a explora întrebări fundamentale

about how the brain works.

despre cum funcționează creierul.

And here, at TED, for the first time,

Și aici, la TED, pentru prima dată,

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

aș vrea să împărtășesc cu voi modul în care adresăm

one theory -- there are many theories --

o teorie -- de fapt sunt mai multe teorii --

one theory of how the brain works.

o teorie despre cum funcționează creierul.

So, this theory is that the brain

Deci, conform acestei teorii creierul

creates, builds, a version of the universe,

crează, construiește, o versiune a universului.

and projects this version of the universe,

Și proiectează această versiune a universului,

like a bubble, all around us.

precum un balon, în jurul nostru.

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

Ori, aceasta este desigur o temă a dezbaterilor filozofice de secole.

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

Dar, pentru prima dată, noi putem să o abordam cu adevarat,

with brain simulation,

cu ajutorul simulării creierului,

and ask very systematic and rigorous questions,

și să punem întrebări în mod sistematic și riguros,

whether this theory could possibly be true.

și să investigăm dacă această teorie poate fi adevărată.

The reason why the moon is huge on the horizon

Motivul pentru care Luna este enorma la orizont

is simply because our perceptual bubble

este pur și simplu pentru că balonul nostru perceptual

does not stretch out 380,000 kilometers.

nu se extinde 380.000 km.

It runs out of space.

Nu are atât spațiu.

And so what we do is we compare the buildings

Și ce facem de fapt este să comparăm clădirile

within our perceptual bubble,

din interiorul balonului nostru perceptual,

and we make a decision.

și luăm o decizie.

We make a decision it's that big,

Noi luăm decizia că e atât de mare,

even though it's not that big.

chiar dacă în realitate nu e într-atât de mare,

And what that illustrates

și ceea ce demonstrează asta

is that decisions are the key things

este că deciziile sunt elementele esențiale

that support our perceptual bubble. It keeps it alive.

care suportă balonul nostru perceptual. Îl mențin viu.

Without decisions you cannot see, you cannot think,

Fără decizii nu poți vedea, nu poți gândi,

you cannot feel.

nu poți simți.

And you may think that anesthetics work

Și ați putea crede că anestezicele funcționează

by sending you into some deep sleep,

prin a vă induce un somn adânc,

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

sau prin blocarea receptorilor astfel încât să nu mai simțiți durerea,

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

dar de fapt majoritatea anestezicelor nu funcționează așa.

What they do is they introduce a noise

Ceea ce fac de fapt este să inducă un bruiaj

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

în creier astfel încât neuronii să nu se mai înțeleagă între ei.

They are confused,

Sunt derutați,

and you cannot make a decision.

iar dvs. nu mai puteți lua decizii.

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

Astfel, în timp ce încercați să vă hotărâți,

what the doctor, the surgeon, is doing

asupra a ceea ce doctorul, chirurgul face

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

în timp ce va hăcuiește corpul, el este deja plecat demult.

He's at home having tea.

Este acasă bânduși ceaiul.

(Laughter)

(râsete)

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

Deci, când ajungeți la o ușă și o deschideți,

what you compulsively have to do to perceive

ceea ce trebuie sa faceți în mod reflex ca să percepeți

is to make decisions,

este să luați decizii,

thousands of decisions about the size of the room,

mii de decizii privind mărimea camerei,

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

peretele, înălțimea, obiectele din acestă cameră.

99 percent of what you see

99% din ceea ce vedeți

is not what comes in through the eyes.

nu este ceea ce vine prin ochi.

It is what you infer about that room.

Este ceea ce deduceți despre acea cameră.

So I can say, with some certainty,

Deci pot spune, cu o oarecare siguranță,

"I think, therefore I am."

"Gândesc, deci exist."

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

Dar nu pot spune "Gândești, deci exiști"

because "you" are within my perceptual bubble.

pentru că ești în limitele balonului meu perceptual.

Now, we can speculate and philosophize this,

Acum, putem specula și filozofa asta,

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

dar nu va trebui să o facem și pentru următorii o sută de ani.

We can ask a very concrete question.

Putem pune o întrebare foarte concretă.

"Can the brain build such a perception?"

"Poate creierul să construiască o asemenea percepție?"

Is it capable of doing it?

Este capabil să o facă?

Does it have the substance to do it?

Are conținutul necesar pentru a o face?

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

Si asta este ceea ce vă voi descrie astăzi.

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

Deci, universului i-au trebuit 11 miliarde de ani pentru a construi creierul.

It had to improve it a little bit.

A trebuit să il îmbunătățească un pic.

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

A trebuit să îi adauge partea frontala, astfel încât să aibă instincte,

because they had to cope on land.

pentru că a trebuit să se descurce pe uscat.

But the real big step was the neocortex.

Dar adevăratul pas mare a fost neocortexul.

It's a new brain. You needed it.

Este un nou creier. Aveați nevoie de el.

The mammals needed it

Mamiferele aveau nevoie de el.

because they had to cope with parenthood,

pentru a face față parentalității,

social interactions,

interacțiunilor sociale,

complex cognitive functions.

funcțiilor cognitive complexe.

So, you can think of the neocortex

Deci puteți privi neocortexul

actually as the ultimate solution today,

de fapt ca soluția ultimă astăzi,

of the universe as we know it.

a universului așa cum îl cunoaștem.

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

Este apogeul, este produsul final

that the universe has produced.

pe care l-a produs universul.

It was so successful in evolution

A avut un succes atât de mare în evoluție

that from mouse to man it expanded

încât de la șoarece la om s-a extins

about a thousandfold in terms of the numbers of neurons,

de aproape o mie de ori ca număr de neuroni,

to produce this almost frightening

pentru a produce acest înfricoșător

organ, structure.

organ, sau structură.

And it has not stopped its evolutionary path.

Și nu s-a oprit din evoluția sa.

In fact, the neocortex in the human brain

De fapt, neocortexul creierului uman

is evolving at an enormous speed.

evoluează cu o viteza enormă.

If you zoom into the surface of the neocortex,

Dacă vă apropiați de suprafața neocortexului,

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

veți descoperi că e alcătuită din mici module,

G5 processors, like in a computer.

procesoare G5, ca într-un computer.

But there are about a million of them.

Numai că sunt aproape un milion dintr-acestea.

They were so successful in evolution

Au avut așa un succes în evoluție

that what we did was to duplicate them

încât ce am făcut a fost să îi multiplicăm

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

iar și iar și să adăugăm și mai multe dintr-acestea în creier.

until we ran out of space in the skull.

până când am rămas fără spațiu în craniu.

And the brain started to fold in on itself,

Și creierul a început să se plieze peste el însuși,

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

și iată de ce neocortexul are atâtea circumvoluțiuni.

We're just packing in columns,

Îngrămădim în coloane,

so that we'd have more neocortical columns

astfel încât având mai multe coloane neocorticale,

to perform more complex functions.

să executăm funcții și mai complexe.

So you can think of the neocortex actually as

Deci puteți privi neocortexul de fapt ca pe

a massive grand piano,

un mare pian,

a million-key grand piano.

un pian cu un milion de clape.

Each of these neocortical columns

Fiecare din aceste coloane neocorticale

would produce a note.

ar produce o nota.

You stimulate it; it produces a symphony.

Îl stimulați; el va produce o simfonie.

But it's not just a symphony of perception.

Dar nu este doar o simfonie a percepției.

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

Este o simfonie a universului vostru, realitatea voastră.

Now, of course it takes years to learn how

Or, desigur va lua mulți ani până vom învăța cum

to master a grand piano with a million keys.

să stăpînim un pian cu un milion de clape.

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

De aceea trebuie să vă trimiteți copiii la școli bune,

hopefully eventually to Oxford.

de sperat ca într-un final chiar la Oxford.

But it's not only education.

Dar nu este doar educație.

It's also genetics.

Este totodată genetică.

You may be born lucky,

Puteți fi născuți norocoși,

where you know how to master your neocortical column,

și să știți cum să folosiți columnele neocortexului,

and you can play a fantastic symphony.

și să cântați o simfonie fantastică.

In fact, there is a new theory of autism

De fapt, există o nouă teorie a autismului

called the "intense world" theory,

numita teoria "lumii intense",

which suggests that the neocortical columns are super-columns.

care sugerează că în neocortex columnele ar fi super-columne.

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

Ele sunt foarte reactive, și sunt super-plastice,

and so the autists are probably capable of

și astfel autiștii sunt capabili probabil de

building and learning a symphony

construirea și învățarea unei simfonii

which is unthinkable for us.

de neimaginat pentru noi.

But you can also understand

Dar puteți înțelege de asemenea că

that if you have a disease

dacă aveți o boală

within one of these columns,

în una din aceste coloane,

the note is going to be off.

nota va fi falsă.

The perception, the symphony that you create

Percepția, simfonia pe care o creați

is going to be corrupted,

va fi coruptă,

and you will have symptoms of disease.

și veți avea simptome de boală.

So, the Holy Grail for neuroscience

Deci, Sfântul Graal al neuroștiințelor

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

este de fapt înțelegerea schemei unei coloane neocorticale --

and it's not just for neuroscience;

și asta nu este doar pentru neuroștiințe;

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

este probabil pentru înțelegerea percepțiilor, pentru înțelegerea realității,

and perhaps to even also understand physical reality.

și poate chiar pentru a înțelege realitatea fizică.

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

Deci, ceea ce am făcut noi a fost, în ultimii 15 ani,

was to dissect out the neocortex, systematically.

să disecăm neocortexul, sistematic.

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

Este un pic ca și cum a te duce și a cataloga o parte din pădurea tropicala.

How many trees does it have?

Câți copaci are?

What shapes are the trees?

Ce forme au copacii?

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

Câți copaci de fiecare fel sunt acolo? Unde sunt poziționați?

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

Dar este un pic mai mult decat catalogarea pentru că de fapt trebuie

describe and discover all the rules of communication,

să descriem și să descoperim toate regulile comunicării,

the rules of connectivity,

regulile conexiunilor,

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

pentru că neuronii nu se conectează cu orice fel de alt neuron.

They choose very carefully who they connect with.

Ei aleg foarte atent cu cine se conectează.

It's also more than cataloging

Este de asemenea mai mult decât catalogare

because you actually have to build three-dimensional

pentru că de fapt trebuie să construiești

digital models of them.

modele digitale ale lor.

And we did that for tens of thousands of neurons,

Și am făcut exact asta pentru zeci de mii de neuroni,

built digital models of all the different types

am construit modele tridimensionale ale diferitelor tipuri

of neurons we came across.

de neuroni pe care i-am întâlnit.

And once you have that, you can actually

Şi odată ce ai făcut asta, poți de fapt

begin to build the neocortical column.

începe să construiești coloane neocorticale.

And here we're coiling them up.

Și aici le facem conexiunile.

But as you do this, what you see

Dar în timp ce faci asta, ceea ce observi

is that the branches intersect

este că ramurile se intersectează

actually in millions of locations,

de fapt în milioane de locuri,

and at each of these intersections

și că la fiecare intersecție

they can form a synapse.

ele pot forma o sinapsă.

And a synapse is a chemical location

Iar o sinapsă este o locație chimică

where they communicate with each other.

unde ele pot comunica unele cu altele.

And these synapses together

Iar aceste sinapse împreună

form the network

formează o rețea

or the circuit of the brain.

sau circuitul creierului.

Now, the circuit, you could also think of as

Acum, circuitul, puteți să îl priviți și ca

the fabric of the brain.

țesătura creierului.

And when you think of the fabric of the brain,

Şi când vă gândiți la țesătura creierului,

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

la structură, la cum este construit? Care este modelul covorului?

You realize that this poses

Realizați că asta constituie

a fundamental challenge to any theory of the brain,

o provocare fundamentală oricărei teorii a creierului,

and especially to a theory that says

și în special teoriei care spune

that there is some reality that emerges

că exista o oarecare realitate care emerge

out of this carpet, out of this particular carpet

din acest covor, din acest covor în particular

with a particular pattern.

cu un tipar specific.

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

Motivul este pentru ca cel mai important secret de construcție al creierului

is diversity.

este diversitatea.

Every neuron is different.

Fiecare neuron este diferit.

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

Este la fel ca în pădure. Fiecare copac este diferit.

You may have many different types of trees,

Puteți avea multe feluri diferite de copaci,

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

dar fiecare copac este diferit. Și în creier este la fel.

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

Deci nu este nici un neuron în creierul meu care să fie la fel cu un altul,

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

și nu există nici un neuron în creierul meu care să fie la fel ca în al vostru.

And your neurons are not going to be oriented and positioned

Iar neuronii voștri nu vor fi orientați și poziționați

in exactly the same way.

în exact același fel.

And you may have more or less neurons.

Iar voi puteți avea mai mulți sau mai puțini neuroni.

So it's very unlikely

Deci este foarte improbabil

that you got the same fabric, the same circuitry.

ca să aveți același țesut, același circuit.

So, how could we possibly create a reality

Deci, cum este posibil să creăm o realitate

that we can even understand each other?

în care să ne înțelegem între noi?

Well, we don't have to speculate.

Ei bine, nu trebuie să facem speculații.

We can look at all 10 million synapses now.

Ne putem uita la toate cele 10 milioane de sinapse acum.

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

Putem să ne uitam la țesătură. Și putem schimba neuronii.

We can use different neurons with different variations.

Putem utiliza diverși neuroni în diferite variații.

We can position them in different places,

Putem să îi poziționăm în locații diferite,

orient them in different places.

să îi orientăm în locuri diferite.

We can use less or more of them.

Putem folosi mai mulți sau mai puțini.

And when we do that

Și când facem asta

what we discovered is that the circuitry does change.

ceea ce am descoperit a fost că circuitele se schimbă.

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

Dar modelul de cum circuitul este proiectat nu.

So, the fabric of the brain,

Deci, țesutul creierului,

even though your brain may be smaller, bigger,

chiar dacă creierul vă poate fi mai mic, mai mare,

it may have different types of neurons,

poate avea feluri diferite de neuroni,

different morphologies of neurons,

morfologii diferite de neuroni,

we actually do share

noi de fapt împărtășim

the same fabric.

același țesut.

And we think this is species-specific,

Și credem că acest aspect este specific fiecărei specii,

which means that that could explain

ceea ce înseamnă că asta ar putea explica

why we can't communicate across species.

de ce nu putem comunica între specii.

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

Deci, să îl pornim. Dar ca să realizam asta, ce trebuie să facem

is you have to make this come alive.

este să il aducem la viată.

We make it come alive

Noi îl aducem la viață

with equations, a lot of mathematics.

cu ecuații, foarte multă matematică.

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

Și, de fapt, ecuațiile care transformă neuronii în generatoare electrice

were discovered by two Cambridge Nobel Laureates.

au fost descoperite de doi laureați ai premiului Nobel de la Cambridge.

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

Deci, avem instrumentul matematic care să aducă la viață neuronii.

We also have the mathematics to describe

Avem de asemenea instrumentele matematice pentru a descrie

how neurons collect information,

cum colectează informația neuronii,

and how they create a little lightning bolt

și cum crează un mic fulger

to communicate with each other.

pentru a comunica unul cu celălalt.

And when they get to the synapse,

Si când ajung la sinapsă,

what they do is they effectively,

ceea ce fac este că efectiv,

literally, shock the synapse.

literal, dau un șoc sinapsei.

It's like electrical shock

Este ca un șoc electric

that releases the chemicals from these synapses.

care eliberează substanțele chimice din aceste sinapse.

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

Și avem modelele matematice pentru a descrie acest proces.

So we can describe the communication between the neurons.

Astfel putem descrie comunicarea dintre neuroni.

There literally are only a handful

Sunt efectiv numai câteva

of equations that you need to simulate

ecuații necesare pentru a simula

the activity of the neocortex.

activitatea neocortexului.

But what you do need is a very big computer.

Dar pentru asta e nevoie de un computer foarte mare.

And in fact you need one laptop

De fapt e nevoie de un singur laptop

to do all the calculations just for one neuron.

pentru a face toate calculele pentru doar un singur neuron.

So you need 10,000 laptops.

Deci e nevoie de 10.000 de laptopuri.

So where do you go? You go to IBM,

Deci unde se merge? Se merge la IBM,

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

și se ia un supercomputer, pentru că ei știu cum să ia

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

10.000 de laptopuri și să le pună într-un spațiu cât un frigider.

So now we have this Blue Gene supercomputer.

Deci avem acest supercomputer Blue Gene.

We can load up all the neurons,

Și putem încărca toți neuronii,

each one on to its processor,

fiecare pe câte un procesor,

and fire it up, and see what happens.

și să îi pornim, și să vedem ce se întîmplă.

Take the magic carpet for a ride.

Haideți sa luăm covorul magic pentru o cursă.

Here we activate it. And this gives the first glimpse

Iată că îl activăm. Astfel putem avea o primă impresie

of what is happening in your brain

despre ce se întâmplă în creierul nostru

when there is a stimulation.

în prezența unui stimul.

It's the first view.

Iată o primă imagine.

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

Acum, când vă uitați pentru prima dată la ea, gândiți,

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

"Dumnezeule. Cum emerge realitatea din chestia aia?"

But, in fact, you can start,

Dar, de fapt, puteți începe,

even though we haven't trained this neocortical column

chiar dacă nu am antrenat această coloană neocorticală

to create a specific reality.

să creați o realitate specifică.

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

Dar putem întreba, "Unde este trandafirul?"

We can ask, "Where is it inside,

Putem întreba, "Unde este el înăuntru,

if we stimulate it with a picture?"

dacă stimulăm rețeaua cu o imagine?"

Where is it inside the neocortex?

Unde este înăuntrul neocortexului?

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

La urma urmei trebuie să fie acolo undeva din moment ce l-am stimulat cu asta.

So, the way that we can look at that

Deci, felul în care putem privi asta

is to ignore the neurons, ignore the synapses,

este de a ignora neuronii, de a ignora sinapsele,

and look just at the raw electrical activity.

și să privim doar activitatea electrică brută.

Because that is what it's creating.

Deoarece asta este ceea ce este creat.

It's creating electrical patterns.

Sunt create tipare electrice.

So when we did this,

Prin urmare când facem asta,

we indeed, for the first time,

putem într-adevăr, pentru prima dată,

saw these ghost-like structures:

să vedem aceste structuri fantomatice:

electrical objects appearing

obiecte electrice care apar

within the neocortical column.

în interiorul coloanei neocorticale.

And it's these electrical objects

Sunt aceste obiecte electrice

that are holding all the information about

cele care conțin informația despre

whatever stimulated it.

ceea ce a stimulat rețeaua.

And then when we zoomed into this,

Iar când mărim imaginea

it's like a veritable universe.

este ca un veritabil univers.

So the next step

Deci următorul pas

is just to take these brain coordinates

este de a lua aceste coordonate ale creierului

and to project them into perceptual space.

și să le proiectam într-un spațiu perceptual.

And if you do that,

Şi dacă facem asta,

you will be able to step inside

veți putea pași în interiorul

the reality that is created

realității care este creată

by this machine,

de această mașină,

by this piece of the brain.

de această bucată de creier.

So, in summary,

Deci, în rezumat,

I think that the universe may have --

cred că universul ar fi --

it's possible --

este posibil --

evolved a brain to see itself,

dezvoltat un creier pentru a se vedea pe el însuși,

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

care ar putea fi primul pas către a deveni conștient de el însuși.

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

Mai sunt multe de făcut pentru a testa aceste teorii,

and to test any other theories.

și pentru a testa oricare alte teorii.

But I hope that you are at least partly convinced

Dar sper că sunteţi cel puțin parțial convinși

that it is not impossible to build a brain.

că nu este imposibil să se construiască un creier.

We can do it within 10 years,

Putem să o facem în 10 ani,

and if we do succeed,

și dacă vom avea succes,

we will send to TED, in 10 years,

vom trimite la TED, în 10 ani,

a hologram to talk to you. Thank you.

o hologramă care să vă vorbească. Vă mulțumesc.

(Applause)

(Aplauze)