Portál.cz > Portál v médiích > Lidský mozek jako počítač: Metafora, nebo prostá skutečnost?

Lidský mozek jako počítač: Metafora, nebo prostá skutečnost?

Autor: Pavel Houser | Datum: 25.1.2002

Pojetí lidského mozku jako počítače je samozřejmě určitou nadsázkou, nicméně řada analogií mezi oběma systémy je nasnadě. Pojďme se podívat na některé zajímavosti, ke kterým dospěl výzkum na tomto poli. Hlavním průvodcem nám bude kniha "Mozek a jak ho cvičit", jejíž aktualizované vydání právě připravuje nakladatelství Portál. Jedná se o populární úvod do současné neurovědy. Stejně tak připomeneme i některé další koncepce, které se snaží mapovat paralely mezi biologickými a počítačovými systémy.

V tuto chvíli se zdá, že lidský mozek bychom si spíše než jako počítač mohli představit jako heterogenní síť, jejíž jednotlivé části vykonávají navzájem odlišné úlohy. Často se lze například setkat s tvrzením, že některé funkce odpovídají pravé a některé levé hemisféře. Ve skutečnosti však platí, že i ty z našeho hlediska nejjednodušší činnosti se v mozku ještě nějak "rozkládají".
Při řešení matematického problému se úloha např. dělí minimálně na část výpočetní (centrum v levé hemisféře) a vizualizaci problému (centrum v pravé hemisféře). Totéž pak platí pro práci s jazykem: slova jsou přiřazována spíše hemisféře levé, nicméně v opačné části se pak nacházejí algoritmy schopné porozumět pointě vtipu či slovní hříčce.
Mozek je sice v této koncepci sítí specializovaných komponent, to však neznamená, že všechny jeho komponenty jsou výhradně jednoúčelové. Vnitřní přestavby umožňují, aby se jednotlivá části alespoň do určité míry vzájemně zastupovaly.

Dva typy pamětí
Jak se zdá, lidský mozek obsahuje několik rovin paměti. Obdobou počítačové paměti RAM je okamžitá paměť mozku, která je zřejmě elektrické či elektrochemické povahy. Trvalá paměť, obdoba pevného disku, je podle některých vědců zakódována do struktury bílkovin, podle jiných spíše do molekul RNA (ribonukleové kyseliny). Vzhledem k tomu, že RNA je stejně mezistupněm mezi DNA a proteiny, nemusí být mezi oběma pohledy ani příliš zásadní rozdíl.
Poruchy různých typů paměti je možné pozorovat např. při amnézii. Často například ztrácíme pouze znalost reálií, těsně předcházejících následné nehodě - jde tedy o ztrátu dat zhruba odpovídající zhroucení operačního systému spojeného s restartem.
Na rozdíl od počítačů však nemáme v našem mozku k dispozici žádnou jednoduchou obdobu příkazu "save". Ne každá informace z operační paměti se proto dostane do paměti trvalé. Existuje řada více či méně seriózních metod, jejichž cílem je zlepšit schopnosti učení. Samozřejmě platí, že pravděpodobnost uložení určité informace do trvalé paměti stoupá s opakovanou expozicí. Nás však zajímají spíše postupy, které mohou časově náročné a otravné memorování nahradit. Mozek například automaticky ukládá do trvalé paměti informace, které vyhodnotí jako související s bezpečností jedince, eventuálně jinak emočně podbarvené. Snadno si také zapamatujeme informace, které se nám prostě líbí - například tím, jak jsou poskládány do jednotného celku.

Inteligentní menu
Textový editor Microsoft Word nabízí od verze z Office 2000 jistou perličku: funkce, které budete častěji používat, se vám samy seřadí na vrchním konci menu. Podobně pracuje se svými zdroji lidský mozek. Různé druhy informace jsou různě vybavitelné, výsledkem poruch systému pak může být i paradoxní situace, kdy si člověk pamatuje spíše zážitky staré několik desítek let než události z předešlého dne.

Přestavby systému
Na rozdíl od počítače na našem stole je lidský mozek v neustálém vývoji. Změny se netýkají pouze obsahu paměti, ale i vlastního systému. Mozek je totiž obrovským "žroutem" energie, biologická evoluce se proto snažila tuto spotřebu minimalizovat. V zásadě platí, že "metaprogram" v naší hlavě má tendenci nepoužívané systémy rozebírat - z toho samozřejmě vyplývá i smysl neustálého procvičování naší šedé kůry.
Zdá se však, že některé systémy jsou dokonce rozebírány automaticky, bez ohledu na to, zda je potřebujeme. To platí například pro výuku cizích jazyků, jejíž schopnost s věkem prudce klesá. Děti, které byly vychovávány divokými zvířaty, po dosažení určitého věku už nikdy nebyly schopné si jazyk náležitým způsobem osvojit.
Samozřejmě bychom velmi rádi dokázali do příslušných mechanismů zasahovat a sami rozhodovat o tom, jak bude průběžná přestavba vypadat.

Kvanta v mozku
Roger Penrose patří ke spolupracovníkům dnes zřejmě nejznámějšího fyzika na světě Stephena Hawkinga. Zatímco s Hawkingem zkoumají především černé díry, teorie o lidském mozku je výlučně Penrosova. Oč jde? Penrose ve své knize Mikrosvět, makrosvět a lidská mysl v zásadě tvrdí, že lidský mozek je kvantovým počítačem. Stěny trubiček, tzv. mikrotubulů, oddělují podle Penroseho příslušná místa prostoru od svého okolí. Izolovaný systém umožňuje průběh kvantových interakcí, systém se tedy chová podobně jako známý myšlenkový experiment s Schrodingerovou kočkou. Výpočetní schopnosti kvantového počítače v lidském mozku by spolu s principem neurčitosti mohly souviset i s fenoménem svobodné vůle.
Stephen Hawking koncepci lidského mozku jako kvantového počítače kritizoval. Kvantová fyzika nemá podle Hawkinga žádný vztah k fenoménu lidského vědomí. Poněkud skeptičtí jsou i biologové: Ptají se například, zda by kvantovým počítačem byl pouze mozek člověka, nebo třeba i šimpanze? Poslední námitkou jsou pak potíže spojené s konstrukcí kvantových počítačů. Kvantové systémy mají tendenci se velice rychle zhroutit a přidání každé jednotky (qbitu) je stále obtížnější. Představa, že by při hustotě částic v lidském mozku a pokojové teplotě stačila jakási "trubička" uzavřít prostor před vnějším světem a dovolit provedení kvantového výpočtu, je v tomto ohledu velmi málo pravděpodobná. Stejně tak není jasné, jaký vztah by měly kvantové procesy s elektrochemickými ději, jimiž činnost mozku modeluje většina neurovědců.
Nicméně představa o existenci jakési souvislosti mezi fenoménem lidského vědomí a kvantovou fyzikou je samozřejmě velmi vtíravá.

Sériově, nebo paralelně?
PC na našem stole pouze simuluje činnost paralelního počítače. Jednotlivé aplikace ve Windows samozřejmě neběží v pravém slova smyslu "současně". PC je tedy simulací paralelního počítače na počítači sériovém. Evoluční biolog Richard Dawkins, sám nadšený uživatel jablečné platformy, ve své knize Sobecký gen naopak soudí, že lidský mozek je čímsi opačným: tedy simulací sériového počítače na počítači paralelním.
Zrod lidského vědomí souvisí podle Dawkinse s tím, že souběžně probíhající procesy dokážeme chápat seřazené na časové škále a vyvozovat mezi nimi kauzální souvislosti.

Metody průzkumu mozku
Až dosud vycházela většina průzkumů lidského mozku ze studia defektů. Při poškození určité části mozku došlo obvykle k vyřazení jisté funkce. Tímto způsobem pak byla v mozku lokalizována centra odpovědná v představách vědců právě za tyto funkce: centrum řeči, rozpoznávání tváří apod. Až legendární jsou pak případy, kdy po určitém úrazu došlo například ke změně volních vlastností - tak se jednotlivým oblastem dala přiřadit třeba i etika/morálka. Až klasickým případem je příběh mistra skupiny železničních dělníků Phinease Gage, kterému při výbuchu prošla železná tyč střední částí týlních laloků. Gage se z jemného člověka jako mávnutím kouzelného proutku změnil v bezohledného neurvalce.
Samozřejmě, že taková pojetí však byla kritizována.
Nové metody výzkumu lidského mozku už naštěstí umožňují zkoumat jednotlivé nervové funkce, nikoliv pouze jejich absenci. Např. při tzv. emisních tomografiích se člověku do krve vstříkne roztok určité slabě radioaktivní látky. Posléze se sleduje radioaktivita jednotlivých částí mozku při plnění speciálních úkolů. Předpokládá se přitom, že relativně nejvíce radioaktivní (a tedy nejvíce prokrvené) jsou ty části mozku, které jsou odpovědné právě za řešení dané úlohy.
Následkem očekávání budoucích objevů vznikají i obory s dosti kuriózními názvy: např. tzv. informační neuroteologie, která zkoumá mozkové aktivity při zážitcích náboženského typu.

Budoucnost
Pokud lépe pochopíme principy fungování lidského mozku, může to přinést pokrok i při konstrukci nových výpočetních systémů. Bill Gates alespoň během své pražské návštěvy uvedl, že právě na poli neurověd máme ještě největší "dluh". Zatímco nanotechnologie, kvantové počítače či počítače molekulární zápasí spíše s problémy technickými než principiálními, při chápání informačních procesů probíhajících v lidském mozku nám dosud stále uniká podstata řady dějů.
Zakladatel a ředitel společnosti IDG (tedy vydavatele Computerworldu) Patrick J. McGovern a jeho manželka věnovali na výzkum lidského mozku částku 350 milionů dolarů. Příslušný projekt se přitom realizuje ve spolupráci se známým MITem. V ČR se výzkumem v tomto ohledu zabývá řada vědeckých pracovišť či sdružení Makropulos.

Koktejlová věda?
Pokrok ve výzkumu lidského mozku má ještě jeden důležitý aspekt: mohl by se stát impulsem k rozvoji nové informační vědy, memetiky. Dosud přesně nevíme, jaká je hmotná podstata memů, a odpůrci celého odvětví mohou proto s despektem hovořit o memetice jako o vědě koktejlových večírků ("coctail-party science"). Netušíme ani, nakolik jsou přiléhavá srovnání ideologií s počítačovými viry apod.
Jak ukazují výsledky naší ankety, čtenáři Science Worldu mají k memetice vesměs pozitivní vztah.

Názor na memetiku
Není to věda... 12 %
Jde spíše o nadsázku... 37 %
Obor je velmi zajímavý... 51 %
Zdroj: www.scienceworld.cz, prosinec 2001

Zdroje dalších informací:
Další články na serveru Science World
Pravá versus levá (http://www.scienceworld.cz/sw.nsf/page/3AF1E647AE148305C1256A9300440288)
Záhadná polosymetrie (http://www.scienceworld.cz/sw.nsf/page/20C4191B74A18BE5C1256A9300440E7A)
Neuoroteologie (článek na serveru Tiscali)
http://www.wo.cz/mult/mult_center_neurot.350489.html
Hemisféry
: Mýty a skutečnosti (článek na serveru Tiscali) http://www.worldonline.cz/mult/mult_center_hemisf.413856.html

VYŠLO TÉŽ NA SCIENCEWORLD.CZ:
http://www.scienceworld.cz/sw.nsf/page/5C2EB44AC004B1C8C1256B45004FCDCC


Průměrné hodnocení (0 hlasů): 0, vaše hodnocení: Hlasování jste se nezúčastnil(a), hlasování bylo již ukončeno.



Sdílet na signálech

Komentáře čtenářů

Příspěvků celkem: 0 / nových příspěvků: 0