Ο πιο ρεαλιστικός ψηφιακός εγκέφαλος που φτιάχτηκε ποτέ: Πώς ο υπερυπολογιστής Fugaku «ζωντάνεψε» τον νου

Σε ένα τεχνητό νησί στο Κόμπε της Ιαπωνίας, μέσα στον υπερυπολογιστή Fugaku –έναν από τους ισχυρότερους του κόσμου–, εξελίσσεται ένα πρωτοφανές επιστημονικό επίτευγμα. Εκατομμύρια ψηφιακά «νευρικά κύτταρα» ενεργοποιούνται, δημιουργώντας έναν πλήρως λειτουργικό, ψηφιακό εγκεφαλικό φλοιό ποντικού, τον πιο ρεαλιστικό που έχει κατασκευαστεί έως σήμερα.

Η ομάδα των ερευνητών κατόρθωσε κάτι που μέχρι πρόσφατα θεωρούνταν αδύνατο: την αναπαραγωγή ολόκληρου του εγκεφαλικού φλοιού, στρώμα προς στρώμα και κύτταρο προς κύτταρο, μέσα σε έναν υπολογιστή. Δεν πρόκειται για αφηρημένο μοντέλο, αλλά για προσομοίωση βασισμένη στους πραγματικούς βιοφυσικούς κανόνες που διέπουν τον εγκέφαλο. Οι νευρώνες ενεργοποιούνται και συνδέονται με τρόπους που προσομοιάζουν εντυπωσιακά τη φυσική λειτουργία ενός ζωντανού οργανισμού.

Το τεχνολογικό άλμα του Fugaku

Η καρδιά της προσπάθειας βρίσκεται στον υπερυπολογιστή Fugaku, ικανό να εκτελεί εκατοντάδες τετράκις εκατομμύρια υπολογισμούς το δευτερόλεπτο. Εκεί, οι επιστήμονες «ζωντάνεψαν» έναν ψηφιακό εγκέφαλο με περίπου δέκα εκατομμύρια νευρώνες και δισεκατομμύρια συνάψεις, κατανεμημένες σε δεκάδες περιοχές. Το αποτέλεσμα είναι εντυπωσιακό όχι μόνο σε κλίμακα, αλλά κυρίως σε ακρίβεια.

Σύμφωνα με τους ερευνητές, το πραγματικό άλμα δεν έγκειται στο μέγεθος του μοντέλου, αλλά στην πιστότητά του. Για πρώτη φορά, η προσομοίωση δεν «μιμείται» τη λειτουργία του εγκεφάλου, αλλά βασίζεται στην πραγματική βιολογική του καλωδίωση. Οι τύποι των κυττάρων, οι συνδέσεις και οι ηλεκτρικές ιδιότητες έχουν αντληθεί από πραγματικά ανατομικά και φυσιολογικά δεδομένα. Έτσι, ο ψηφιακός εγκέφαλος λειτουργεί σωστά για τους ίδιους φυσικούς λόγους που το κάνει και ο βιολογικός.

Ένα παράθυρο στη λειτουργία του εγκεφάλου

Ένα από τα πιο εντυπωσιακά χαρακτηριστικά του έργου είναι η δυνατότητα παρατήρησης. Οι επιστήμονες μπορούν να παγώσουν τη λειτουργία του εγκεφάλου, να την επαναφέρουν, να τροποποιήσουν συνδέσεις ή να «ζουμάρουν» μέχρι το επίπεδο μιας μεμονωμένης σύναψης. Έτσι, μπορούν να παρακολουθήσουν πώς μια απόφαση ή μια αντίληψη διαμορφώνεται μέσα στο δίκτυο – κάτι αδύνατο σε έναν ζωντανό εγκέφαλο.

Η πρακτική αξία είναι τεράστια. Μέσα από τον ψηφιακό εγκέφαλο, οι ερευνητές μπορούν να προσομοιώσουν παθολογικές καταστάσεις: τι συμβαίνει στη νόσο Αλτσχάιμερ όταν συγκεκριμένοι νευρώνες χάνονται, στην επιληψία όταν οι συνδέσεις συγχρονίζονται υπερβολικά ή στον αυτισμό όταν μεταβάλλεται η ισορροπία των κυκλωμάτων. Μικρές μεταβολές που δεν είναι ακόμη ορατές κλινικά μπορούν να αναλυθούν σε βάθος, αποκαλύπτοντας πιθανούς μηχανισμούς και θεραπευτικούς στόχους.

Από την επιστήμη στη φιλοσοφία

Πέρα από την ιατρική, το εγχείρημα αγγίζει και βαθύτερα ερωτήματα για τη φύση της συνείδησης. Αν η δραστηριότητα του εγκεφάλου μπορεί να αναπαραχθεί με τέτοια ακρίβεια, τι σημαίνει αυτό για τη σκέψη, την αντίληψη και τη συνείδηση; Θα μπορούσε ένα τέτοιο ψηφιακό σύστημα να αποκτήσει κάποτε εσωτερική εμπειρία; Να «αισθάνεται»;

Οι επιστήμονες παραμένουν επιφυλακτικοί αλλά ανοιχτοί. Υποστηρίζουν ότι η σκέψη και η επίγνωση είναι φυσικές διεργασίες, οι οποίες, αν αναπαραχθούν πιστά, δεν αποκλείεται να εκδηλωθούν και σε ψηφιακή μορφή. Ωστόσο, επισημαίνουν ότι ίσως το υλικό υπόστρωμα, η αρχιτεκτονική και η αλληλεπίδραση με το περιβάλλον να παίζουν κρίσιμο ρόλο.

Κριτικές και προοπτικές

Κάποιοι ειδικοί τονίζουν ότι, παρά την ακρίβεια, λείπουν σημαντικά στοιχεία της βιολογίας, όπως η πλαστικότητα –η ικανότητα του εγκεφάλου να αλλάζει με την εμπειρία– και τα χημικά συστήματα ρύθμισης που επηρεάζουν τη διάθεση και την προσοχή. Ένας εγκέφαλος, σημειώνουν, δεν είναι μόνο ηλεκτρικά σήματα, αλλά και χημεία, ιστορία και σώμα.

Παρά τις επιφυλάξεις, το εγχείρημα αποτελεί ορόσημο. Για πρώτη φορά, η επιστήμη διαθέτει ένα «παράθυρο» που μπορεί να ανοίξει όσο χρειάζεται, επιτρέποντας την εξερεύνηση του εγκεφάλου χωρίς περιορισμούς. Είτε οδηγήσει στην κατανόηση της συνείδησης είτε όχι, ο ψηφιακός εγκέφαλος αλλάζει ήδη τον τρόπο με τον οποίο μελετάμε το πιο σύνθετο όργανο του ανθρώπινου σώματος.

Ίσως, όπως συμβαίνει συχνά στην επιστήμη, η μεγαλύτερη ανακάλυψη να μην είναι η απάντηση, αλλά οι νέες ερωτήσεις που πλέον μπορούμε να θέσουμε.