Tehisaju
Johanna Juntunen
04.11.2010

Oleme väga lähedal inimese mõistust ületava tehismõistuse sünnile. Kui teaduse ja tehnika areng jätkub praeguses tempos, siis saavad arvutid meist targemaks umbes 2030. aastaks. Neile lisanduvad loovad, aistingute ja teadmistega varustatud robotid. Mõte sellisest kõrgtehnoloogilisest tulevikust võib olla hirmutav, kuid küllap veel hirmutavam oleks maailm ilma tehnoloogilise arenguta.

Teadusulme ehk Science fiction kirjandus ja filmid loovad tulevikust sageli dramaatilise ja hirmutava kuvandi. „Terminaatoris” üritab superarvuti Skynet hävitada inimkonna ja „Mina, robotis” hakkavad robotid isandate vastu mässama. Teine soositud hirmustsenaarium on lootusetu, tuumasõjajärgne kiduv maailm, kus üksikud ellujäänud on taandarenenud primitiivseteks olenditeks.
Õnneks lähevad selliste filmide tegijate nägemused tegelikkusest pigem lahku kui nendega kokku. Katsetega vaadata tulevikku murravad peale filmitegijate pead veel paljude elualade esindajad, tehes seda mitte kohvipaksu pealt, vaid võttes appi ka tõenäosus- ja mänguteooria. Suurem osa niiviisi sündinud teooriatest siiski ei realiseeru, kuid see pole õnnetus.
Samas on infotehnoloogia arenenud ja arvutite võimsus viimase viiekümne aasta jooksul kasvanud tohutult ning läbikäidu põhjal on kerge vaadata tulevikku. Suured läbimurded on tulnud üksteise järel ja kui kõik samal viisil jätkub, siis peaks arvutitel põhinev tehismõistus või tehnoloogia abil täiustatud inimmõistus ületama inimese arukuse juba aastaks 2030. Uurijad, kes sellesse usuvad, lisavad, et tehisintellekti arenedes saame kontrolli alla ka haiguste kulgemise ja vananemisprotsessi.
Informatsiooni- ja arvutitehnika areng on kaasa toonud vaieldamatud hüved. Arvutid sooritavad nüüd palju selliseid toiminguid, mis viisteist aastat tagasi olid veel suurte laborite teha. Nüüd suudame mõõta aatomist väiksemaid osakesi, kaardistame kaugete galaktikate omadusi jne jne ja kõike seda väga kiiresti. Kõik saadud teadmised on hoolega talletatud ja samas paljudele kergesti kättesaadavad. Võrgustumine on andnud meile blogid ja suhtluskeskkonnad ning on radikaalselt muutnud ka teadusmaailma, mistõttu avatud keskkonnal põhinevas ühistöös jõutakse lahendusteni palju kiiremini.
Kuid mida enam hakkab maailm arvutitel põhinema, seda raskem on sellest maailmast ka aru saada. Kohati oleme juba arvutitele alla jäänud, sest kes meist surelikest suudaks oma mobiiltelefonile komponeerida uue helina millisekundite jooksul?
Inimeste nõrkus paistab välja ka ajude ülekoormatusest ja kildhaaval kogutavate teadmiste töötlemisega kaasnevast väsimusest. Pidev netis surfamine, e-postiga tegelemine ning Facebookis istumine on juba paljudele toonud keskendumisvõime nõrgenemise ning tulemuslikkuse languse. Aeg oleks justkui küps inimesest n-ö parema versiooni loomiseks.

Blue Brain – arukas masin
Suurim takistus tehisaju loomisel on meie endi aju ja selle keerulisus, mida ei saa millegagi mõõta. Aju muutub pidevalt, salvestades uut ja kustutades tema arvates tarbetut. Ta on iseorganiseeruv elund – see tähendab et 10–20 aasta möödudes ei ole me enam samad mis enne. Miskipärast jääme aga siiski mäletama asju, mis juhtusid meiega lapseeas.
Iga inimese aju on erakordne ja seda on mõjutanud tema arengutee. Näiteks žonglööri aju on hoopis midagi muud kui kobakäpa oma. Erinevad elukogemused, keskkond ja ühiskond mõjutavad aju nii, et inimesele olulised ühendused ehk sünapsid närvirakkude vahel säilivad tugevaina, aga tarbetud vastavalt nõrgenevad.
Elades kaootilises, pidevalt muutuvas maailmas, peab aju suutma loovalt ühitada kõik saabuvad signaalid. Vastupidi arvutile ei ole aju loogikal põhinev aparaat, vaid struktuur, mis tegeleb signaalide äratundmise ja tõlgendamisega. Muutuvates olukordades täidab ta tühjad kohad.
Tehisintellekti loomiseks ei piisa niisiis pelgalt aju kopeerimisest, vaid selleks tuleb mõista kõiki arukusega seonduvad toimimispõhimõtteid. Seda mosaiiki üritatakse kokku panna erineval viisil, kuid kõige levinum variant on ehitada arukaid roboteid.
Üle nelja aasta töös oleva projekti Blue Brain auahne plaan on ehitada bioloogilise aju sarnane tehisaju (räniorgaanilisel polümeeril põhinev). Selle tehisaju abil loodetakse paremini tundma õppida, millel tugineb teadvus, intelligentsus, õppimisvõime ja mälu.
Seda projekti juhib dr. Henry Markram Lausannest (École’i riiklikust polütehnikumist). Ta on juba ehitanud kolmemõõtmelise umbes 10 000st neuronist mudeli, mis imiteerib mingit osa roti ajukoorest. Ajukoor hõlmab 80 protsenti aju pinnast ja vastutab kõne (keeleoskuse), empaatia, mälu ja süsteemse mõtlemise eest.
Ühe neuroni modelleerimiseks piisab ühe sülearvuti mälumahust, kuid 10 000 neuroni jaoks on vaja superarvutit. Blue Braini toeks on IBMi Blue Gene/P superarvuti, mille rohkem kui 16 000 protsessorit loovad ajukoore ühe osa mudeli, teevad sellega katseid ja viimistlevad juhtimist.
Blue Brain on juba näidanud suutlikkust olla loodavale-loodetavale tehisintellektile lähedal. Ilma mingi otsese juhtimiseta värisevad ja värahtavad virtuaalsed neuronid sünkroonselt, kui neid elektrivooluga stimuleerida. Sellist ilmingut on korduvalt täheldatud naturaalses ajus ja see usutakse olevat esimene samm mingi otsuse tegemisel. Kunstlikult loodud süsteemis on see küllalt erandlik.
Tulevikus lisatakse virtuaalneuroneile ja nendevahelistele sünapsidele geneetilist ja molekulaartasandilist informatsiooni. Nii loodetakse jõuda kõrgemal tasemel sooritatavate toimingute jälile. Inimaju jäljendava molekulaartasandilise mudelini loodetakse jõuda umbes kümne aastaga. Praegused arvutid ei saa selle raske tööga veel hakkama.

Loov kahin
Aju simulatsioon on kallis lõbu – kas või ainuüksi selleks kuluva elektrienergia hinna tõttu. Stanfordi ülikooli uurijad üritavad asjale läheneda teisest küljest. Nad on kokku pannud mobiiltelefoni mõõdus tehisaju Neurogrid väga tõhusate Hippocampuse-nimeliste mikrokiipide abil. iPodi-suuruse seadme kokkupanekuks oli tarvis vaid 16 sõrmeküüne suurust kiipi, millega saab reaalajas imiteerida miljoni neuroni tegevust. Superarvuti suudaks sama, aga kulud oleks tuhat korda suuremad.
Kuidas on see võimalik? Neurogrid toimib kui ebatäiuslik, kuid kompaktne aju. Neuronite-vahelised sünapsid on veel üllatavalt ebakindlad, seetõttu närviimpulsi edastamine ebaõnnestub 30–90 protsendil juhtudel. Sellest hoolimata aju toimib. Neurogrid imiteerib närviimpulsi edasiandmist transistorite kahina saatel, uurijate arvates on selles kahinas lootustandev loovuse moment. Teatud tasemel muutub Neurogridi töötamisprotsess digitaalseks ja siis ta kas saadab välja elektrilise impulsi või mitte.
Projektis Brains in Silicon osalejad selle asemel, et kasutada lülitusteks transistoreid, nagu digitaalsetes arvutites tavaks, kasutavad kondensaatoreid, milles on sama pinge kui neuroneis. Ühe transistori ja ühe kondensaatori abil lahendavad nad probleeme, mille lahendamiseks kuluks tavalises arvutis tuhandeid transistoreid.
Kuigi Neurogrid ei küüni superarvutite tasemeni tarkuse poolest, võib selle suurimaks tulemuseks pidada aju mitmekülgsuse ja loovuse jäljendamise saavutamist. Vahel piisab õigeks vastuseks ju ka vaid sõnast „sinnapoole”.

Sooviks on saada mõtlev masin
Robotid, mille tegevust juhib väike virtuaalne aju, sooritavad toiminguid, mis justkui eeldaks spontaanset mõtlemist. Nad aitavad inimesi meditsiinilistel operatsioonidel ja sõjapidamisel, esinevad lemmikloomadena. Peagi suudavad nad senise parkimisabilise rolli kõrval ka autot juhtida või kosmoselaeva tüürida. Kasulikkusest hoolimata on robotid siiski veel nii lihtsakoelised, et meil pole vaja muretseda, et nad võtavad meilt töökohad. Ainuüksi elektrienergiat kulutaks arukuselt inimesega võrreldav robot 10–20 megavatti ehk samapalju kui suudab toota väike hüdroelektrijaam.
Kuid asjad võivad peagi muutuda, sest robotid muutuvad kiiresti üha leidlikemateks. Californias La Jollas paikneva instituudi Neurosciences teadlased üritavad ajude toimimisest ja teadvuse olemusest selgust saada ajusid jäljendavate ja neil jäljendustel põhinevate masinate (BBD) abil. Need ei ole tavalised, loogikal põhineva tehisintellektiga varustatud robotid, vaid pigem meenutavad „Tähesõdadest” tuntud R2-D2 robotit. Mõtleval, arukal ja iseõppival BBD-l on imiteeritud imetaja aju. Kaamerad on ta silmadeks, mikrofonid kõrvadeks ja isegi maitsmismeel on talle antud.
Need robotid on võitnud robotitele mõeldud jalgpalliturniire ja õppinud vältima takistusi. BBD-de evolutsiooni tipp on hetkel Darwin XII, millel on lisaks mainitud meeltele laser kauguste hindamiseks, GPS-süsteem ja mitmekülgne mootor. See robot on õppinud ära tundma paljusid esemeid ja leidma tee nende juurde.
Niinimetatud ajudega masinate loomisel on lähtutud Darwini evolutsiooniteooria edasiarendusest, st neuroloogilisest darvinismist, mis uurib ajude biokeemilisi ja anatoomilisi iseärasusi ning erinevusi käitumisel. Alusepanijaks-arendajaks on inimmõistuse uurija Gerald Edelman, kes sai Nobeli meditsiiniauhinna 1972. aastal. Tema unistuseks on arukate robotite näol saada ühel päeval maha mõtleva … „olendiga”.

Kas ees ootab igavene elu?
Tuleviku-uurijaile jääb ka moraalne vastutus leida rohi vananemise vastu. Kuigi kõik ei soovi elada 150–200 aasta vanuseks, peavad gerontoloogid ehk vananemisega tegelevad uurijad igati reaalseks saja-aastaseks elamise võimalikkust lähitulevikus.
Vaidlushimulisuse ja tormakate mõtteavalduste poolest tuntud biogerontoloog Aubrey de Grey näeb, et tulevikus on inimene bioloogiliselt surematu. Meil tuleks vaid vabaneda rakkude ja molekulide lagunemisest, mis põhjustab vananemist ja haigestumist.
Vananemisel sünnivad raku tasandil kahjulikud AGE-ühendid (Advanced Glycosylation End), milles proteiinid kleepuvad üksteise külge glükoosimolekulide abil. Väljatöötamisel olevate molekul- ja ensüümiteraapiate eesmärgiks on rikkuda AGE-ühendite seosed ja eemaldada need jääkained rakust.
Regeneratiivne ravimiteadus, mis keskendub sellele, et inimese toimetulekueeldused säiliksid võimalikult kaua, edeneb pikkade hüpetega. Tavalise hiire keharakke on äsja õnnestunud muuta neuroneiks, mis annab lootust selliste ajuhaiguste nagu Parkinsoni tõbi ja Alzheimer raviks. Kui haige tavalised rakud suudetakse muuta erinevateks rakutüüpideks, siis saaks taastada haigeid kudesid, ravida suhkrutõbe ja vähki. Need uued rakud ei jagune-paljune laboratooriumi oludes siiski kuigi efektiivselt, ka ei ole nad nii pikaealised kui tüvirakud, mis võivad jagunemise teel paljuneda lõputult.
Tüvirakud võivad peagi appi tulla halvatud inimeste ravimisel. Laborikatsetes paranes halvatud rottide liikumisvõime, kui õnnestus muuta embrüonaalsed tüvirakud seljaaju rakkudeks. Tüviraku uurijate auahne, kaugeleulatuv eesmärk on toota keemilisel teel kehas pluripotentsiaalseid ehk mitmeotstarbelisi rakke, et need võiksid vajadusel parandada haavu ja ravida haigusi, siis kui need ilmnevad.
De Grey usub, et need moodused võetakse kasutusele juba 10–20 aasta pärast, mistõttu praegu keskealine inimene võib arvestada 30 lisa eluaastaga, kui saab kasutada uusi teraapiaid. Kui ta siis paarikümne aasta pärast läheb„tehnohooldusele”, on kindlasti saada uusi ja veelgi kaugemale arenenud menetlusi geeniteraapia, tsütoloogia, immuunsüsteemi stimuleerimise, üliaktiivsete närvirakkude manipuleerimise, tüvirakkude uuendamise, molekulaarbioloogia ja muude innovaatilisuste näol.
Regulaarne inimkeha hooldus annab lisaaega. Eesmärgiks on parandada varem tehtud vead ja takistada uute sündi, enne kui on hilja. Ehkki teraapiad ei saa kunagi olema täiuslikud, saavutatakse loodetavasti tase, et vananemisega kaasnevad kahjustused suudetakse parandada nii, et saame elada ilma haigusteta, ja kes teab, ehk ükskord saavutataksegi bioloogiline surematus. Gerontoloogid ei võta enda kanda pika elueaga kaasnevaid psühholoogilisi järelmeid ega kipu ennustama, kelle rahadega või kuidas igavene elu võiks toimuda.

Sarnased artiklid