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ARRIVANO I CYBORG: ACCOPPIAMENTO DELL’INTELLIGENZA ARTIFICIALE
CON CELLULE CEREBRALI UMANE
di VN Alessandro
Se leggi e credi ai titoli dei giornali, sembra che gli scienziati siano molto vicini a riuscire a fondere il cervello umano con l’intelligenza artificiale. A metà dicembre 2023, un articolo di Nature Electronics ha scatenato un’ondata di entusiasmo per i progressi sul fronte transumano:
Gli scienziati stanno cercando di iniettare tessuto cerebrale umano in reti artificiali perché l’intelligenza artificiale non funziona così bene come siamo stati portati a pensare. L’intelligenza artificiale utilizza un’enorme quantità di energia per eseguire il suo tipo di elaborazione parallela, mentre il cervello umano utilizza circa la potenza di una lampadina per eseguire imprese simili. Pertanto, i progettisti di intelligenza artificiale stanno cercando di cannibalizzare alcune parti degli esseri umani per far funzionare le reti artificiali con la stessa efficienza del cervello umano. Ma mettiamo da parte per il momento il fatto delle carenze dell’intelligenza artificiale ed esaminiamo questa nuova innovazione del cyborg.
La svolta nella bioinformatica riportata da Hongwei Cai et al. in Natura L’elettronica prevede la creazione di un organoide cerebrale. Si tratta di una palla di cellule staminali coltivate artificialmente che sono state indotte a svilupparsi in neuroni.
Le cellule non vengono prelevate dal cervello di qualcuno, il che ci solleva da alcune preoccupazioni etiche. Ma poiché questo grumo di neuroni non ha vasi sanguigni, come ne ha il normale tessuto cerebrale, l’organoide non può sopravvivere a lungo. E quindi, in definitiva, la prospettiva di addestrare organoidi su set di dati non sembra attualmente praticabile, dal punto di vista economico.
Ma questo non fermerà la ricerca. La spinta a integrare perfettamente biologia e tecnologia è forte. Ma è possibile farlo? E perché così tanti ricercatori e agenzie di finanziamento danno per scontato che ciò sia possibile?
SPERANZE TRANSUMANE
Alla base delle speranze di un transumanista c’è una filosofia del materialismo che segue una logica simile a questa: i sistemi viventi sono composti di materia ed energia: le interazioni di tutta la materia e l’energia possono essere rappresentate in codice, e il materiale utilizzato per creare il biohardware dovrebbe essere irrilevante e può essere sintetico.
Con tali presupposti fondanti, i transumanisti sono fiduciosi di poter imparare ad aggiornare l’“hardware” biologico con materiali non biologici e riprogrammare il “software” biologico, dopo averne decifrato il “codice”, e mescolarlo e abbinarlo con l’elettronica per aumentare le capacità umane.
Quando i ricercatori integrano il tessuto cerebrale in una rete artificiale, lo trattano come se fosse l’hardware con cui sono abituati a lavorare. Vedono ogni neurone acceso o spento, attivo o meno, come un interruttore elettronico, e vedono i dendriti collegarsi ad altri neuroni come fili.
Vedono le connessioni più forti tra i neuroni come “ponderate”, in senso statistico, attraverso interazioni differenziali ripetute.
Non a caso, se persone con questa mentalità esercitassero la loro influenza nell’istruzione, tratterebbero gli studenti come reti neurali che possono essere programmate mediante memorizzazione meccanica, e darebbero per scontato che potrebbero innescare meglio la risposta mirata semplicemente applicando ricompense e punizioni. Questa tecnica produce automi, non pensatori critici. Ma questo è un altro saggio.
GLI ORGANOIDI POTREBBERO AVERE UN DIVERSO TIPO DI INTELLIGENZA
Se i ricercatori pensano ai sistemi viventi come a computer digitalizzati, avranno problemi con i loro organoidi. E se i neuroni elaborassero le informazioni in modo molto diverso da come fanno le reti neurali artificiali? Cosa succederebbe se i neuroni comunicassero tra loro propagando onde bioelettriche attraverso un mezzo? e cosa accadrebbe se, quando sparano, fosse come se le gocce di pioggia creassero anelli concentrici in una pozza d’acqua, con gli anelli concentrici che si scontrano creando schemi di interferenza? E se fosse complicato?
I ricercatori nel mio campo, la biosemiotica, si pongono ora queste domande. E nella loro visione dell’attività cerebrale, i neuroni non sono solo collegati come se fossero dei fili, ma sono coordinati tra loro in virtù del loro ambiente condiviso. Quando un cervello umano ha un pensiero, le onde bioelettriche tridimensionali si riversano sul tessuto, creando connessioni virtuali: i gruppi colpiti dall’onda diventano momentaneamente coordinati. Non penso che esista un processo analogo in una rete neurale artificiale, dove la fluidità è solo una metafora e la struttura del setup è molto più fragile e fissa.
Un sistema incredibilmente complesso come un organoide non può essere compreso meglio pensandolo in termini di un sistema meno complesso come un circuito stampato. Ogni neurone ha il vantaggio di miliardi di anni di evoluzione; le condizioni ambientali possono indurre il DNA a produrre una varietà di proteine per tutti i tipi di usi. Ogni cellula ha piccoli organelli complessi (che discendono da creature protiste in libertà!) per gestire l’elaborazione di tutti i tipi di segnali diversi provenienti dall’esterno. Ogni cellula ha recettori e piccoli pori ionici che filtrano i segnali.
Ma non sono uno snob bio. I computer sono strumenti incredibili nelle mani delle persone. Ma i computer digitali possono/dovrebbero essere strumenti all’interno della testa delle persone o il tessuto cerebrale può/dovrebbe essere incorporato nei computer digitali?
BRAINOWARE: COME FUNZIONA
La configurazione dell’invenzione descritta nell’articolo di Nature Electronics è straordinariamente semplice. L’organoide è posizionato su una matrice multielettrodo 2D ad alta densità (MEA), che emette impulsi elettrici, ai quali i neuroni organoidi rispondono producendo i propri schemi elettrici. Questo dispositivo è stato soprannominato “Brainoware” ed è in grado di riconoscere le voci.
Innanzitutto, le registrazioni vocali vengono effettuate e digitalizzate in un modello 2D che può essere modellato sul MEA 2D. Questo modello vocale digitalizzato è l’input utilizzato per stimolare l’organoide cerebrale, che, a sua volta, emette uno schema che riflette sia il modello vocale che la struttura interna delle dinamiche proprie dell’organoide. I neuroni stimolano e sono stimolati da altri neuroni in modo non lineare, cioè alcune caratteristiche possono essere smorzate, altre amplificate.
L’illustrazione della configurazione sopra riportata proviene dall’articolo vero e proprio, non da una versione dell’articolo per lettori in età prescolare.
L’esperimento fu dichiarato un successo quando, dopo l’addestramento, l’organoide migliorò la sua capacità di distinguere i suoni vocalici di un parlante maschio da quelli di altri sette parlanti maschi e femmine. Prima dell’addestramento, l’impostazione riusciva a distinguere l’oratore circa il 51% delle volte e, dopo l’addestramento, era accurata circa il 78%.
MA ASPETTA!
Prima di entusiasmarci troppo per il successo della fusione definitiva tra uomo e macchina, utilizzando cellule cerebrali schiavizzate per costruire un computer in grado di intercettare le nostre conversazioni, faccio notare che più di vent’anni fa un esperimento molto simile fu fatto con un secchio d’acqua perturbato svolgendo un ruolo simile a quello dell’organoide cerebrale.
In quell’esperimento, l’acqua veniva utilizzata per distinguere tra le registrazioni vocali delle parole “Uno” e “Zero”, con un tasso di errore solo dell’1,5%. Di seguito è riportata un’immagine dei modelli tridimensionali delle parole pronunciate da questi ricercatori.
È mia opinione che i ricercatori di Brainoware non stiano sfruttando tutto il potenziale di un neurone, se un secchio d’acqua può “elaborare” le informazioni meglio di un organoide cerebrale. È un po’ come usare la raccolta delle opere di Shakespeare come fermaporta.
In “Pattern Recognition in a Bucket”, Chrisantha Fernando e Sampso Sojakka notano che esperimenti simili sono stati condotti presso l’Unconventional Computing Laboratory, gestito dal diabolicamente affascinante Andy Adamatzky presso l’Università dell’Inghilterra occidentale, a Bristol, nel Regno Unito. Da molti anni Adamatsky utilizza sostanze chimiche (che formano onde di reazione-diffusione) e muffe melmose per eseguire calcoli e agire come serbatoi di memoria.
COS’È UN SERBATOIO INFORMATICO?
Ho dovuto cercarlo. Leggere articoli di informatica è – per me, un filosofo della scienza che originariamente ha iniziato con la teoria letteraria – che ricorda la lettura di Jacques Lacan e Derrida; c’è molta terminologia inutilmente opaca che nasconde affermazioni piuttosto banali.
Ne deduco che un serbatoio può essere qualsiasi tipo di sistema fisico costituito da singole unità che possono interagire tra loro in modi non lineari e queste unità devono essere in grado di essere modificate dall’interazione. A quanto pare anche un secchio d’acqua può funzionare come un serbatoio. Miguel Soriano lo spiega in questo modo in “Viewpoint: Reservoir Computing Speeds Up”,
Spero che aiuti.
I serbatoi vengono anche chiamati “scatole nere” perché i ricercatori non conoscono (o non devono conoscere) le complesse dinamiche che avvengono durante la trasformazione dell’input in output. Ritengo che, poiché ogni parola pronunciata non è mai esattamente la stessa due volte, un sistema non lineare deve elaborare quel suono in modo da catturare l’essenza di ciò che è e poter identificare la stessa parola ancora e ancora in contesti molto diversi.
RIPROGETTAZIONE DEL COMPUTER?
La fantascienza è spesso in anticipo rispetto alla ricerca vera e propria. Nel film Ex Machina, il robot femme fatale ha un cervello artificiale fatto di gel, non di chip di silicio e interruttori elettronici. Potrebbe essere uscita dal laboratorio informatico non convenzionale di Adamatsky.
Uno dei miei colleghi, J. Augustus Bacigalupi, ha proposto una riprogettazione del computer chiamata Cognizione Sintetica nel 2012, basata sulla consapevolezza che l’elaborazione delle informazioni biologiche assomiglia un po’ più a questa:
di questo:
Bacigalupi immaginò un terreno che emergeva nel mezzo tra i neuroni e immaginò che le intersezioni dei segnali diffusivi, l’interferenza, potessero essere sfruttate come segnali utili. Secondo lui, un approccio così diverso renderebbe i computer molto più efficienti nella misura in cui integrerebbero naturalmente più segnali gratuitamente.
Da quella prima lezione poco seguita sulla cognizione sintetica (mentre le conferenze TED di Nicholas Negroponte del MIT Media Lab—che pensa che presto saremo in grado di ingerire Shakespeare digitalizzato come una pillola— ottengono molte più visualizzazioni), Bacigalupi ha continuato a specializzarsi in Biosemiotica, scrivendo articoli con me e il nostro comune collega, Don Favareau, come il loro ultimo sul Journal of Physiology .
Una dozzina di anni fa Bacigalupi avrebbe visto i cyborg nel nostro futuro se avessimo utilizzato la nuova tecnologia da lui proposta in grado di sfruttare le peculiarità degli organoidi cerebrali e della muffa melmosa.
Ma l’integrazione tra uomo e macchina deve affrontare sfide banali, come la putrefazione della materia organica e l’infiammazione delle cellule a contatto con le varie sostanze chimiche dei dispositivi elettronici.
C’è una ragione per cui la maggior parte dei primati Neuralinked di Elon Musk non ce l’hanno fatta. Un problema simile qui riguarda gli effetti collaterali non voluti (speriamo!) degli interventi farmacologici sintetici, che sono la rovina di quell’industria. Vedete, le cellule biologiche tendono a interpretare i segni, non a decifrare rigorosamente il codice. Tale flessibilità consente il verificarsi della creatività adattiva, nonché di esiti terribili e imprevedibili, ad esempio varie malattie autoimmuni.
Anche le tecnologie transumane relativamente semplici, come i pacemaker e le protesi dell’anca, possono, in alcune persone, provocare reazioni allergiche ai metalli.
E non vedo il motivo di cannibalizzare la biologia affinché gli informatici possano far sì che i robot superino meglio il test di Turing. Vedo, ad esempio, il team Artemis della NASA che utilizza una tecnologia riprogettata per creare robot migliori, la cui propriocezione si avvale di un mezzo fluido in grado di generare schemi di interferenza che aiutano a orientarsi mentre esplora la superficie lunare. Imitare il modo in cui gli organismi biologici elaborano le informazioni per creare strumenti migliori, più affidabili ed efficienti sembra buon senso.
Ma non vedo il motivo di far sembrare umani gli strumenti o di mischiare parti umane ed elettroniche.
SCHIAVI INFORMATICI
Come chiarisce Ian McEwan nel suo romanzo del 2019, Machines Like Me, lo scopo di creare un robot umanoide è usarlo come un sex toy e una lavastoviglie. La spinta a disumanizzare le persone trasformandole in cyborg o a umanizzare i robot probabilmente nasce dal fatto che non è più considerato giusto schiavizzare gli esseri umani comuni (o i coniugi).
Ho il sospetto che chi vuole un computer umanoide voglia un compagno perfetto, che sappia tutto del padrone, possa anticipare ogni suo pensiero e movimento, e risponda di conseguenza. Tale perfezione in un coniuge non gli consente di esprimere le proprie opinioni o di individuare i propri obiettivi e scopi.
Vale la pena andare oltre il clamore dei titoli dei giornali per esplorare ulteriormente questi problemi. Possiamo imparare molto su noi stessi così facendo. Conduco un webinar mensile chiamato We Are not Machines tramite IPAK-EDU in cui io e i miei studenti esploriamo questo tipo di questioni.
Nonostante alcuni sforzi concertati per terrorizzarci, non credo che saremo sul punto di essere sostituiti nella forza lavoro (se ne andranno solo i lavori di merda) e non credo che i computer saranno in grado da un momento all’altro di prendere il sopravvento e di trasformarci in lavoratori-borg. o batterie.
Sei straordinario così come sei, con i tuoi neuroni traballanti e il tuo cervello viscoso. E se perfezioniamo i nostri strumenti esterni e li usiamo saggiamente, possiamo essere ancora migliori.
VN Alexander (vnalexander.com), Ph.D., è un filosofo della scienza e romanziere, che ha appena completato un nuovo romanzo satirico, C0VlD-1984, The Musical.
