Nauka To Lubię

Oficjalna strona Tomasza Rożka

Tag: pamięć

Zabawa w określanie wieku

Internetowa zabawa która polega na odgadywaniu wieku osób na fotografiach służy temu, by informatyczny gigant nauczył się czegoś, na czym w przyszłości będzie zarabiał krocie. A jeżeli chodzi o zdjęcia… cóż. Niby są twoje. Niby.

Internetowa zabawa która polega na odgadywaniu wieku sfotografowanych osób służy temu, by informatyczny gigant nauczył się czegoś, na czym w przyszłości będzie zarabiał krocie. A jeżeli chodzi o zdjęcia… cóż. Niby są twoje. Niby.

Po pierwsze nieprawdą jest, że to pierwsza tego typu aplikacja (a takie informacje pojawiły się w wielu miejscach). Odgadywać wiek, płeć i nastrój na podstawie zdjęcia czy sekwencji zdjęć (video) wiele firm próbuje od dawna. Aplikacja Microsoftu jest zabawą tylko dla użytkowników, dla firmy jest cenną nauką.

Po co komu takie programy? Pierwszy, kto nauczy się rozpoznawać emocje innych osób będzie miał w ręku ogromną władzę i ogromne pieniądze. Wiele lat temu, w USA, testowano system, który z tłumu ludzi wyławiał konkretne jednostki. Złapana w kadrze kamery twarz jest przez odpowiedni algorytm analizowana i porównywana ze zdjęciami zamieszczonymi w bazie danych. W ten sposób można z tłumy wyławiać np. przestępców, którzy uciekli z więzienia, podejrzanych, którzy się ukrywają, czy ludzi, których służby bezpieczeństwa z jakiś powodów inwigilują. Już kilka lat temu profesjonalne systemy osiągały zdolność analizowania do miliona twarzy na sekundę! Do komputera głównego systemu można dodatkowo wprowadzić algorytm, który np. pozwoli po sposobie chodzenia wyławiać z tłumu tych, którzy pod płaszczem czy kurtką niosą coś ciężkiego. Albo tych, którzy mają odpowiedni nastrój. Co to znaczy odpowiedni? Zależy od tego kto płaci. Jeżeli służby bezpieczeństwa, wyławiane z tłumu na lotnisku mogą być np. osoby zestresowane. Jeżeli system ma pracować dla kogoś kto sprzedaje dobra luksusowe będzie wyszukiwał raczej ludzi zadowolonych z siebie. Podekscytowani faceci być może będą bardziej skłonni kupować gadżety elektroniczne, a osoby zamyślone czy rozmarzone książki. Psycholodzy, socjolodzy  wiedzą lepiej jak połączyć emocje z zachowaniami konsumenckimi. Mają w tym zresztą dość sporą praktykę. Niektóre produkty kupujemy chętniej gdy muzyka w sklepie jest spokojna, inne, gdy jest rytmiczna. W wielu rozpylane są zapachy, których świadomie nie czujemy. Nie tylko sklepach, ale także biurach, fabrykach czy miejscach publicznych. Dużą praktykę mają w tym Japończycy. Wszystko po to, by projektować nasze zachowania. Na prawdę myślisz, że jesteś panem samego siebie i że świadomie podejmujesz decyzje? Jeżeli tak myślisz, mylisz się bardzo.

W pismach dla facetów reklamuje się inne produkty, niż w gazetach dla młodych matek. To logiczne. Wraz z rozwojem systemów rozpoznających emocje i intencje, targetowanie przekazu reklamowego wejdzie na zupełnie nowy poziom. Pozostaje do rozwiązania jeszcze jedna kwestia. Jak komunikować się z potencjalnym klientem? Można sobie wyobrazić tradycyjne nośniki reklamowe, które będą wyświetlały reklamy w zależności od tego kto na nie patrzy. Możliwe, ale chyba mało skuteczne. Dużo bardziej prawdopodobne jest to, że ktoś zrobi użytek z kamerek zamontowanych w komputerach, tabletach, telefonach komórkowych. Oczywiście za zgodą właścicieli. Zgodzimy się na wszystko, już tyle razy sprzedaliśmy się dla zwykłej wygody, że i na to przymkniemy oko. Już dzisiaj w wyszukiwarkach internetowych działają algorytmy, które podpowiadają treści (nie tylko reklamowe) w zależności od naszej aktywności w internecie. W przyszłości algorytmy wyszukiwania i proponowania zostaną wzbogacone o płeć, wiek i nastrój osoby, która w danym momencie korzysta z urządzenia elektronicznego.

A wracając do aplikacji służącej do „odgadywania” wieku na podstawie zdjęcia. Nie da się jednoznacznie określić wieku czy emocji na podstawie konkretnych, fizycznych cech twarzy. Łatwiej jest z określaniem płci. Po to by tego typu programy dobrze działały, muszą się tego nauczyć. Do nauki potrzebna jest jednak odpowiednia liczba przykładów. Osób, które dobrowolnie prześlą swoje zdjęcie a wynikami pochwalą się w mediach społecznościowych. Wiedza, którą zyska algorytm stojący za aplikacją warta będzie miliardy. Witajcie w klatce – króliczki doświadczalne 🙂

I jeszcze jedno. Co dzieje się ze zdjęciami, które wrzucamy do serwisu? Microsoft twierdzi, że ich nie przetrzymuje („We don’t keep the photo”) ale gdy wklikać się głębiej (w Terms of Use), wśród wielu akapitów można znaleźć stwierdzenia, które temu przeczą.

Microsoft does not claim ownership of any materials you provide to Microsoft (…). However, by posting, uploading, inputting, (…) your Submission, you are granting Microsoft, its affiliated companies, and necessary sublicensees permission to use your Submission in connection with the operation of their Internet businesses.

Co w wolnym tłumaczeniu znaczy:

Microsoft nie rości sobie praw własności jakichkolwiek materiałów (…). Jednak zamieszczając, przesyłając, wprowadzając (…) materiały, użytkownik przekazuje firmie Microsoft oraz jej spółkom zależnym i licencjobiorcom prawo do korzystania z tych materiałów w związku z działalnością tych firm.

Dalej przepisy precyzują, że firma ma prawo bez ograniczeń kopiować, rozpowszechniać, przekazywać, odtwarzać, publicznie wykonywać, powielać, edytować, tłumaczyć przekazane jej materiały. A jako, że firma nie rości sobie praw do materiałów, zrobi to podpisując nazwiskiem właściciela.

Podsumowując. Zabawa która polega na odgadywaniu wieku osób na zdjęciach służy temu, by gigant informatyczny nauczył się skutecznego radzenia sobie z tym, z czym matematyka (algorytmy informatyczne) radzą sobie kiepsko. Dzięki wrzucaniu prywatnych zdjęć dajemy firmie możliwość stworzenia unikalnej bazy z której w przyszłości, przy tworzeniu profesjonalnych narzędzi będzie mogła korzystać. I grubo na tym zarabiać. A jeżeli chodzi o zdjęcia… cóż. Niby są twoje. Niby.

1 komentarz do Zabawa w określanie wieku

Komputer na światło

Wyobraź sobie komputery miliardy razy szybsze od tych, które dzisiaj mamy do dyspozycji. Po co nam takie urządzenia? Na razie jeszcze nie wiem, ale jestem pewien, że jak tylko je stworzymy, zastosowania sypną się jak z rękawa.

Wyobraź sobie komputery miliardy razy szybsze od tych, które dzisiaj mamy do dyspozycji. Po co nam takie urządzenia? Na razie jeszcze nie wiem, ale jestem pewien, że jak tylko je stworzymy, zastosowania sypną się jak z rękawa.

Skąd ta pewność? Tego uczy nas historia. Także ta najnowsza. W 1946 roku Thomas Watson, prezes koncernu IBM, firmy, która właśnie skonstruowała pierwszy komputer, stwierdził publicznie, że tego typu maszyny nigdy nie będą powszechne. W dość długim przemówieniu powiedział także, że jego zdaniem w przyszłości świat nie będzie potrzebował więcej niż 5 maszyn cyfrowych. No tak, przecież gry były planszowe, o internecie nikt nie słyszał, a dokumenty można przecież pisać na maszynie do pisania. Tymczasem dzisiaj mocna pozycja firmy IBM została zbudowana właśnie na produkcji ogólnie dostępnych i powszechnych maszyn cyfrowych. I jeszcze jeden przykład. W połowie lat 90. XX wieku (czyli zaledwie 20 lat temu) guru technologii cyfrowej, założyciel i szef Microsoftu Bill Gates stwierdził, że internet to mało użyteczna zabawka. Faktycznie, wtedy był on czymś takim. Faktycznie, listy można było wysłać pocztą albo faksem. Zawsze to samo. Cywilizacja rozwija się dzięki wizjonerom spełniającym swoje marzenia. Dzięki ludziom, którzy nie zawsze potrafią odpowiedzieć na pytania „po co?” albo „do czego nam się to przyda?”. Historia uczy jednak, że każde odkrycie, każda rewolucja błyskawicznie zostają zagospodarowane. I stąd pewność, że komputery kwantowe, bo o nich mowa, będą urządzeniami, bez których ludzie nie będą sobie wyobrażali życia.

Światłem hurtowo

Pomysł, by wykorzystać kwanty (np. pojedyncze cząstki światła) jako nośnik informacji, jako „medium” do prowadzenia obliczeń, ma około 40 lat. Jak to często bywa, w takich sytuacjach dość trudno wskazać pierwszego pomysłodawcę, ale nie ma wątpliwości, że jednym z pierwszych był znany fizyk Richard Feynman. No i potoczyło się. Na kilku uniwersytetach grupy naukowców rozpoczęły teoretyczne obliczenia. Jedna z takich grup, związana z uniwersytetem oksfordzkim, stworzyła protokoły kwantowe. Współpracował z nią też Polak, Artur Ekert. Po około 10 latach od rzucenia pomysłu, czyli w połowie lat 90. XX wieku, powstały pierwsze podstawowe elementy konstrukcji komputera kwantowego, czyli bramki, które przetwarzały kubity. Co to takiego? To cząstki elementarne, fotony lub elektrony, których różne stany w pewnym sensie są nośnikami informacji. Tylko dlaczego komputer zbudowany „na kwantach” ma być szybszy od tradycyjnego? Sprawa, wbrew pozorom, nie jest aż tak bardzo skomplikowana. Podstawą jest przeniesienie się do zupełnie innego świata. Świata, w którym nic nie jest takie jak w naszym świecie. Mam tutaj na myśli świat kwantów, same podstawy budowy naszej materii. Zjawiska, które tam występują, są dla nas fascynujące, bo wokół nas ich nie zauważamy. Więcej, one są nielogiczne, przeczące intuicji i zdrowemu rozsądkowi.

Jedną z dziedzin badających ten świat jest optyka kwantowa. Tak jak „zwykła” optyka, czyli ta, której uczymy się w szkole na lekcjach przyrody czy fizyki, tak samo i ta kwantowa zajmuje się światłem. Różnica polega na tym, że optyka kwantowa bada pojedyncze cząstki światła, czyli kwanty albo ich niewielkie grupy (pary, trójki…), podczas gdy „optyka szkolna” zajmuje się światłem bardziej „hurtowo”. Bada je jako zbiór ogromnej ilości kwantów. Właśnie w tych ogromnych ilościach fotonów (czyli w wiązkach czy promieniach światła) gubią się te zjawiska, które w przypadku pojedynczych cząstek występują. O co konkretnie chodzi? Na przykład o zjawisko superpozycji. – To zjawisko nie występuje w świecie klasycznym i bardzo trudno w ogóle znaleźć do niego zrozumiałą analogię – mówi „Gościowi” Radosław Chrapkiewicz, doktorant Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego.

I w lewo, i w prawo

Superpozycja. O co chodzi? – Definicja mówi, że to istnienie dwóch pozornie wykluczających się stanów cząstki – mówi Chrapkiewicz. I od razu dodaje, że superpozycja w naszym świecie nie występuje, ale gdyby występowała, strzałka skierowana w prawo równocześnie byłaby skierowana także w lewo, a prawy but byłby równocześnie lewym. – W świecie, który nas otacza, strzałka jest skierowana albo w jedną, albo w drugą stronę, a jeden but może być albo prawy, albo lewy. Ale w świecie kwantów jest inaczej. Jedna cząstka może istnieć w stanach, które się wzajemnie wykluczają. Tylko co to ma wspólnego z komputerami kwantowymi? W klasycznym komputerze, takim, jaki stoi w niemal każdym domu, takim, na jakim piszę ten artykuł, wszelkie obliczenia robi się na zerach i jedynkach. Maleńkie elementy elektroniczne mogą przyjmować albo wartość „0”, albo „1”. – W komputerze kwantowym w pewnym sensie zera i jedynki istnieją równocześnie, a to oznacza, że możemy wykonywać równocześnie wiele obliczeń naraz – mówi Radosław Chrapkiewicz. Muszę mieć niewyraźną minę, bo Radek tłumaczy dalej. – Jeden klasyczny bit to jest zero lub jedynka, jeden kwantowy bit, czyli kubit, to jakiś stan równoczesnego istnienia zera i jedynki. W tym samym momencie zamiast jednej wartości mamy dwie współistniejące. Jeżeli weźmiemy dwa kubity, mamy jednoczesne współistnienie czterech wartości, bo tyle jest możliwych kombinacji zer i jedynek. A jeżeli zbuduję komputer dziesięciokubitowy, różnych możliwości jest 2 do 10 potęgi, czyli 1024, podczas gdy w klasycznym komputerze dziesięciobitowym jest tylko 10 możliwości – tłumaczy Radosław Chrapkiewicz. I dodaje: – Liczba operacji możliwych do wykonania równocześnie rośnie bardzo szybko wraz ze wzrostem liczby kubitów. Komputery skonstruowane w ten sposób działałyby nieporównywalnie szybciej, bo wiele operacji mogłyby wykonywać równocześnie. Dzisiejsze komputery nie potrafią robić kilku operacji naraz – kończy Chrapkiewicz.

Zasada działania komputera kwantowego nie wydaje się skomplikowana. Ale jak jest z jej realizacją? No i tutaj pojawia się problem. Dzisiaj nie ma jeszcze układów, które z czystym sumieniem można byłoby nazwać wielokubitowymi. Co prawda na początku lutego 2007 roku firma D-Wave Systems zaprezentowała 128-kubitowy komputer, ale istnieją uzasadnione wątpliwości, czy to rzeczywiście jest „pełnowartościowy” komputer kwantowy, czy tylko urządzenie, które wykorzystuje pewne zjawiska kwantowe. Być może różnica pomiędzy tymi dwoma przypadkami jest subtelna, ale specjaliści ją zauważają. Ale nawet w przypadku komputera, który nie jest przez wszystkich zaliczany do maszyn kwantowych, liczby mogą robić wrażenie. Jedna z grup badaczy twierdzi, że stworzyła czip, który może dokonywać ponad 10^38 obliczeń naraz. Zwykłemu, klasycznemu komputerowi zajęłoby to kilka milionów lat.

To takie logiczne

No i powstaje pytanie kluczowe. Po co nam tak szybkie komputery? Kilka zastosowań przychodzi do głowy od razu. Zastosowania wojskowe, a właściwie wywiadowcze. Dzisiejsze komputery nie radzą sobie z ogromną ilością danych, które nadsyłają urządzenia podsłuchowe. Ludzie odpowiedzialni w strukturach państwa za bezpieczeństwo (własnych obywateli) nie lubią sytuacji, gdy mają dane, ale nie są ich gdy przeanalizować, bo jest ich za dużo. Niewiele instytucji ma fundusze na to, by inwestować w takie dziedziny nauki jak optyka kwantowa. Nieliczne są instytucje związane z wojskiem czy wywiadem. Amerykańska Agencja Bezpieczeństwa Narodowego, która zajmuje się tym drugim, w komputery kwantowe inwestuje duże pieniądze. Zresztą podobnie było z komputerami, których dzisiaj używamy. Ich rozwój związany był z Projektem Manhattan – budowy pierwszej bomby jądrowej. – Ta analogia jest bardzo dobra. Moim zdaniem komputery kwantowe dzisiaj są na takim etapie rozwoju technologicznego, jak w latach 40. XX wieku były komputery klasyczne – mówi Radosław Chrapkiewicz. I dodaje, że nie sposób dzisiaj powiedzieć, kiedy przyjdzie przełom.

Choć sam zajmuje się optyką kwantową, nie jest w stanie wyobrazić sobie komputerów kwantowych w każdym domu czy w zminiaturyzowanej wersji zastosowanych w jakichś urządzeniach mobilnych, takich jak np. dzisiejsze smartfony. Nie tylko zresztą on. Przegląd specjalistycznych stron internetowych pokazuje, że gdy mowa o wykorzystaniu komputerów kwantowych, najczęściej pojawiają się stwierdzenia o analizie dużej ilości danych, w tym danych naukowych i o skomplikowanych modelach matematycznych, dotyczących np. pogody czy na przykład projektowania leków. Nic dla ludzi? Cóż, leki są jak najbardziej dla ludzi, ale faktycznie brakuje nam chyba wyobraźni, by dzisiaj znaleźć zastosowanie dla maszyn o tak ogromnej mocy obliczeniowej. Spokojnie, gdy pojawią się takie komputery, pojawią się i zastosowania. A wtedy będziemy nieskończenie zdziwieni, że wcześniej tych zastosowań nie potrafiliśmy zauważyć. Przecież one są takie… logiczne.

komputer kwantowy

 

>>> Na zdjęciu układ skonstruowany przez firmę D-Wave Systems, zawierający 128 kubitów.

 

Tekst ukazał się w tygodniku Gość Niedzielny

6 komentarzy do Komputer na światło

Telepatia działa…

…przez internet. Przeprowadzono eksperyment, w ramach którego udało się skomunikować ze sobą dwa oddalone od siebie mózgi. W efekcie jeden człowiek zrobił coś, co pomyślał drugi.

…przez internet. Przeprowadzono eksperyment, w ramach którego udało się skomunikować ze sobą dwa oddalone od siebie mózgi. W efekcie jeden człowiek zrobił coś, co pomyślał drugi.

Nieinwazyjny interfejs mózg–mózg jest czymś, co budzi równie dużo obaw, co nadziei i fascynacji. Odkrycie czy raczej eksperyment był dość naturalną konsekwencją prac, które prowadzi się od lat i które polegają na „sprzęgnięciu” ze sobą mózgu i komputera. Interfejsy mózg–komputer działają dzięki odczytowi, a następnie skomplikowanej interpretacji sygnałów elektrycznych, które generuje ludzki mózg. Te sygnały mogą być odczytywane wprost z mózgu, ale także (co czyni całą sprawę jeszcze bardziej skomplikowaną) na powierzchni skóry głowy. Zresztą te same sygnały są analizowane w znanej lekarzom od lat metodzie EEG. Interfejs mózg–komputer jest kolejnym krokiem. Sygnały są nie tylko rejestrowane, ale przypisywane jest im pewne znaczenie. I tak np. osoba niepełnosprawna myśląc, jest w stanie kierować wózkiem inwalidzkim. Albo ktoś całkowicie sparaliżowany jest w stanie komunikować się z otoczeniem poprzez koncentrację, wyobrażanie sobie np. liter, które następnie pojawiają się na ekranie komputera (opisuję to w skrócie, bo w rzeczywistości proces jest bardziej złożony).

Jak mózg z komputerem

Wspomniane techniki nie są przeznaczone oczywiście tylko dla ludzi chorych. Już dziś można kupić urządzenie przypominające kask, które zakłada się na głowę, co pozwala za pomocą myśli sterować postaciami w grze komputerowej. Być może w przyszłości komunikacja ludzi z urządzeniami elektronicznymi w całości będzie się opierała na falach mózgowych. Dzisiaj w komputerze czy telefonie niezbędna jest klawiatura, myszka czy dotykowy ekran. Inaczej nie wprowadzimy do urządzenia informacji, bez tego nie wyegzekwujemy żadnego działania. Przyszłości nie da się przewidzieć, ale nie znaczy to, że nie można zostać futurologiem. Sytuacja, w której myślami będę „współpracował” z komputerem, wydaje mi się fascynująca. Ale to oczywiście nie koniec drogi, tylko być może dopiero jej początek. No bo skoro da się skomunikować pracę mózgu i komputera, dlaczego nie spróbować komunikacji pomiędzy dwoma mózgami? Naukowcy z amerykańskiego Uniwersytetu Waszyngtona stworzyli taki interfejs. Informacja pomiędzy dwoma mózgami została przesłana siecią internetową.

Pisząc „informacja”, nie mam jednak na myśli konkretnej wiedzy przekazywanej pomiędzy mózgami, tylko raczej impuls do zrobienia czegoś. Eksperyment wykonało dwóch uczonych, którzy tematem zajmowali się od wielu lat. Jeden to Andrea Stocco, drugi Rajesh Rao. W sierpniu tego roku ci dwaj panowie usiedli wygodnie w fotelach w dwóch różnych punktach kampusu uniwersyteckiego i zrobili coś, co będzie opisywane kiedyś w podręcznikach. Rao założył na głowę czepek z elektrodami rejestrującymi fale mózgowe. Z kolei Stocco założył czepek z elektrodami do tzw. przezczaszkowej stymulacji magnetycznej. W pewnym sensie te urządzenia są swoją przeciwnością. Jedno fale mózgowe rejestruje, a drugie raczej je w mózgu generuje. Rao nie myślał o niczym specjalnym, po prostu grał w grę komputerową, z tym, że nie przez klawiaturę czy inne urządzenie peryferyjne, tylko używał do tego własnych myśli. Gdy jego zadaniem było trafienie w cel znajdujący się z prawej strony ekranu komputera, wyobrażał sobie, że porusza prawą ręką i trafia w ten punkt. Tymczasem niemal dokładnie w tej samej chwili jego kolega Stocco, kilkaset metrów dalej, rzeczywiście poruszył prawą ręką.

Mimowolny tik

Stocco miał na uszach słuchawki (po to, by nie było podejrzeń, że ktoś mu podpowiada) i słuchał muzyki. Nie patrzył też na ekran komputera. Był zrelaksowany, odpoczywał, a w pewnym momencie poruszył palcem ręki. Nie do końca potrafił powiedzieć, dlaczego to zrobił. Tłumaczył, że jego ruch „przypominał mimowolny tik”. Ten eksperyment oznacza, że po raz pierwszy udało się przekazać informację pomiędzy dwoma mózgami. Na razie ten przepływ jest jednokierunkowy, ale wiadomo, że kolejnym krokiem będzie dwukierunkowość. Co ciekawe, w tym eksperymencie w zasadzie nie używa się niczego, co dotychczas nie było znane. Zarówno EEG, jak i stymulację magnetyczną lekarze stosują od wielu lat. Przełom polega na tym, że badaczom udało się, wykorzystując znane narzędzia, uzyskać zupełnie nową jakość. Badacze jak zwykle studzą emocje.

Eksperyment powiódł się dlatego, że ośrodek odpowiedzialny za motorykę nie jest usytuowany we wnętrzu mózgu, tylko na jego powierzchni. W innym wypadku nie udałoby się go pobudzić bezinwazyjnie z zewnątrz. Nie ma żadnych szans – jak twierdzą – na to, by obecna metoda była wykorzystywana do wpływania na myśli drugiego człowieka. Badacze kategorycznie stwierdzili również, że nie ma także możliwości sterowania drugim człowiekiem bez jego woli. Na co w takim razie są szanse? Dość trudno na tym etapie powiedzieć, ale niemal od razu narzuca się pomoc osobom niepełnosprawnym w komunikacji ze światem zewnętrznym. Być może uda się stworzyć urządzenia pomagające ludziom w kontrolowaniu bardzo skomplikowanych urządzeń, takich, jakimi są np. samoloty.

Dwóch pilotów mogłoby być w jakiś sposób połączonych ze sobą, tak, że działaliby jako jeden organizm, a nie dwa oddzielne. Z drugiej strony piloci przez wielogodzinne szkolenia, nawet bez nowej technologii, potrafią doskonale ze sobą współpracować. Jest jeszcze coś. A może ta technologia przyda się w porozumiewaniu pomiędzy osobami, które mówią w różnych językach? Fale mózgowe są przecież uniwersalne i nie zależą od wieku, kultury i pochodzenia. Tym bardziej że nikt nie powiedział, że w takiej komunikacji mogą uczestniczyć tylko dwie osoby.

Tekst ukazał się w tygodniku Gość Niedzielny

2 komentarze do Telepatia działa…

Ten robot ma żywy mózg

Komórki szczurzego mózgu nauczyły się kontrolować pracę robota. – Dzięki temu może zrozumiemy jak wyleczyć chorobę Alzheimera – mówią naukowcy. Może i tak, ale mnie przechodzą ciarki po plecach jak myślę o tym eksperymencie.

Ludzki mózg, stanowi dla badaczy większą tajemnicę niż wszechświat. Nie wiemy jak w detalach przebiega proces uczenia się czy zapamiętywania. Nie wiemy dlaczego tkanka nerwowa się nie regeneruje. I co szczególnie ważne nie wiemy jak leczyć wiele chorób związanych z naszą pamięcią.

Mózg w mechanicznym ciele

Badacze z brytyjskiego University of Reading wybudowali robota, którego głównym zajęciem jest… jeżdżenie od ściany do ściany. Jest mały, wolny i prawie nic nie potrafi. Zamiast kamery ma zwykły sonar, a duże koła poruszają się mało precyzyjnie. Jest jednak szczególny. Jego mózgiem nie jest elektroniczny procesor, tylko żywe komórki nerwowe szczura. Ten robot ma żywy mózg ! To on najpierw się uczy, a po chwili sam decyduje gdzie robot ma jechać.

Kevin-foto Mózgiem robota jest 300 tyś komórek pobranych z kory mózgowej szczura. Naukowcy chemicznie pozbawili neurony połączeń międzykomórkowych (zabili ich pamięć ?) a następnie umieścili w specjalnym, wypełnionym pożywką i antybiotykami pojemniku. Stworzyli im warunki w których mogły samodzielnie żyć. W dno tego pojemnika zatopionych było 60 przewodów elektrycznych a ich zakończenia, elektrody, były wyprowadzone do środka pojemnika. To właśnie tymi elektrodami wędrowały impulsy elektryczne, np. wtedy gry robot zderzył się ze ścianą. Tymi samymi kanałami wędrowała informacja z sonarów. Gdy urządzenie zbliżało się do ściany, na elektrodach pojawiało się odpowiednie napięcie elektryczne. Gdy robot zderzał się ze ścianą, do komórek wędrował inny sygnał elektryczny a odpowiedni system nakazywał kręcić się kołom robota w innym kierunku.

Komórki uczą się

Po kilku próbach okazało się, że żywe komórki coraz rzadziej pozwalałby zderzać się ze ścianą. Nauczyły się, że sygnał „przed nami ściana” oznacza, że za chwilę dojdzie do kolizji. Żeby do tego nie dopuścić, tymi samymi elektrodami sygnał elektryczny wędrował w drugim kierunku. Szczurzy mózg w ciele robota nakazywał kołom skręt i do zderzenia ze ścianą nie dochodziło. Żywe komórki zaczęły kontrolować maszynę.

Gordons-neuronsPo jakimś czasie robot unikał nawet 90 proc. wszystkich kolizji. Ale nie o kontrolę, albo nie tylko o kontrolę chodzi. Naukowcom szczególnie zależy na tym, żeby na gorącym uczynku złapać proces uczenia się. Komórki nerwowe w specjalnym odżywczym odczynniku zaczęły rekonstruować połączenia pomiędzy sobą. Zaczęły do siebie wysyłać sygnały elektryczne. Naukowcy przeprowadzający to doświadczenie mówili, że wyglądało to trochę tak jak gdyby pojedyncze neurony szukały siebie nawzajem, a równocześnie komunikowały gdzie same się znajdują. Tak jak gdyby same były żywym organizmem. – Wydaje się, że komórki mózgu mogą ponownie się organizować w każdych warunkach, które nie są dla nich zabójcze – powiedział Steve Potter z Georgia Institute of Technology w Atlancie, USA. Każdy sygnał elektryczny jaki pochodził od komórek nerwowych, przez elektrody dostawał się do komputera i tam był rejestrowany. Szczurzy mózg, choć kierował robotem, nie przestawał być żywą tkanką. Potrzebował energii (stąd żel odżywczy w pojemniku z komórkami) oraz antybakteryjnej tarczy (stąd w żelu antybiotyki). To jednak nie wystarcza. Żywe komórki muszą mieć zapewnioną odpowiednią temperaturę. Dlatego też w czasie dłuższych prób szczurze komórki mózgowe wcale nie były fizycznie w robocie. Krążek z elektrodami i komórkami był podłączony do urządzenia, które sygnały elektryczne „tłumaczyło” na fale radiowe. Innymi słowy mózg robota był w inkubatorze w którym utrzymywana była optymalna temperatura, a robot sygnały o tym jak ma się poruszać dostawał za pośrednictwem fal radiowych (wykorzystano technologię Bluetooth). Odpowiednie urządzenie pozwalało na dwustronny kontakt pomiędzy jeżdżącym robotem i „jego” mózgiem w inkubatorze.

Czy to komuś pomoże ?

Mózg poza urządzeniem…brzmi abstrakcyjnie. Choć z drugiej strony dzisiejsze komputery także często korzystają z mocy obliczeniowej, która znajduje się poza ich „ciałem”. Coraz częściej to w chmurze trzymamy dane a nawet całe programy.

– To co w tych badaniach najciekawsze, to znalezienie odpowiedzi na pytanie jak aktywność pojedynczych neuronów przekłada się na złożone zachowania całych organizmów – powiedział dr Ben Whalley, jeden z naukowców biorących udział w badaniach. – Ten eksperyment pozwala na wgląd w ten proces na poziomie pojedynczych komórek. To pozwoli nam na sformułowanie odpowiedzi na pytania fundamentalne – dodaje. Naukowcom udało się nauczyć żywe komórki kontroli nad prostym robotem. Ale to nie oznacza końca eksperymentu. Kolejnym krokiem będzie uszkodzenie połączeń pomiędzy wyuczonymi już komórkami mózgu w taki sposób w jaki upośledzone są połączenia u osób cierpiących na chorobę Alzheimera czy Parkinsona. Jak teraz będzie wyglądał proces uczenia się ? Czy robot z mózgiem który „cierpi” na chorobę Alzheimera będzie także się uczył ? Czy powstaną nowe połączenia ? Jeżeli nie, co zrobić żeby powstawały ?

Choć badacze zaangażowani w projekt uważają, że ich praca będzie krokiem milowym w rozumieniu wielu procesów które dzieją się w mózgu, nie brakuje i takich, którzy studzą emocje. – To zaledwie model. To nie badania mózgu, tylko jego małego wycinka w sztucznym otoczeniu. Oczywiście wyniki badań mogą nas wiele nauczyć, ale mogą też zmylić nas na przyszłość. Przecież nie wiemy czy to co zaobserwujemy w laboratorium wystąpiłoby w rzeczywistości – powiedział Steve Potter z Georgia Institute of Technology. – Trzeba być bardzo ostrożnym w wyciąganiu daleko idących wniosków – dodaje. Autorzy badań zgadzają się z tym podejściem, ale podkreślają, że… – nawet jeżeli przeprowadzane przez nas eksperymenty tylko w 1 proc. pogłębią naszą wiedzę o chorobach takich jak Alzheimer, będzie to świadczyło o tym, że warto je było przeprowadzić – powiedział profesor Kevin Warwick z School of Systems Engineering. Co do tego nie ma jednak chyba żadnej wątpliwości.

 

Tekst ukazał się w Tygodniku Gość Niedzielny.

1 komentarz do Ten robot ma żywy mózg

Rewelacyjny wynalazek polskiego maturzysty

19-letni Mariusz Bielaszka, uczeń ostatniej klasy Technikum Elektronicznego w Połańcu, wymyślił urządzenie, które może uratować życie wielu starszych ludzi. O jego wynalazek już biją się zagraniczne firmy – informuje „Metro”.

19-letni Mariusz Bielaszka, uczeń ostatniej klasy Technikum Elektronicznego w Połańcu, wymyślił urządzenie, które może uratować życie wielu starszych ludzi. O jego wynalazek już biją się zagraniczne firmy – informuje „Metro”.

Coraz więcej osób starszych znika w Polsce bez śladu – wynika z danych udostępnionych gazecie przez Fundację Itaka, która szuka zaginionych. Bardzo wiele przypadków zaginięć osób starszych ma związek z zaburzeniami pamięci powodowanymi demencją lub chorobą Alzheimera.

Do tego, by łatwiej było ich znaleźć służy opracowany przez Mariusza Wanted Clock. Urządzenie wygląda jak zegarek, ale ma wbudowany GPS, w środku znajduje się karta SIM. Jak to działa? – To bardzo proste. Wystarczy, aby osoba, którą chcemy monitorować, miała na ręku zegarek (programujemy współrzędne lokalizacyjne miejsca, którego nie powinna opuszczać), zaś druga osoba zwyczajny telefon. Kiedy chcemy dowiedzieć się, gdzie znajduje się dana osoba, wysyłamy sms na lokalizator, a po chwili otrzymujemy wiadomość zwrotną z bezpośrednim linkiem do mapy. Wystarczy minuta, żeby odnaleźć osobę, która go nosi. Moje urządzenie dodatkowo wzbogaciłem o funkcję przypominającą o zażyciu leków – opowiada mediom wynalazca.

Na pytanie skąd pomysł na skonstruowanie takiego urządzenia młody wynalazca odpowiedział w wywiadzie dla serwisu „Spinno.pl”:

Pomysł zrodził się z życia codziennego. W okresie zimowym starsza kobieta, chora na  Alzheimera, uciekła z domu spokojnej starości. Sam uczestniczyłem w poszukiwaniach zaginionej kobiety. Wówczas zrodziła się w mojej głowie idea urządzenia, które pozwoli  na szybką lokalizację osoby. W efekcie skonstruowałem zegarek wyglądem niczym odbiegający od tych, które sami używamy na co dzień – mówił Bielaszka.

Zegarek przypomni też o przyjmowaniu leków, a gdy wyślesz na niego SMS-a o określonej treści, sam oddzwoni i uruchomi system głośno mówiący (byś mógł zwrócić się do seniora) albo wbudowane diody zaczną emitować intensywne sygnały świetlne (funkcja ma się przydać w nocnych poszukiwaniach, gdy posiadacz zegarka zaginie).

Wynalazek zdobył już złoty medal i nagrodę specjalną na brukselskich Targach Wynalazczości „Brussels Innova”, wyróżnienie w polskim konkursie dla młodych naukowców E(x)plory 2014 i II miejsce na ogólnopolskiej Olimpiadzie Innowacji Technicznych. Na początku maja zegarek pojedzie na targi innowacji do Paryża, a parę dni później na konkurs INFOMatrix do Bukaresztu. Po maturze Mariusz chce rozpocząć studia na kierunku Automatyka i Robotyka na Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie.

wt /Metro/spinno.pl

artykuł ukazał się na www.gosc.pl

Brak komentarzy do Rewelacyjny wynalazek polskiego maturzysty

Konkurs o mózgu

Książka z imienną dedykacją, koszulka i parasol. Tym razem takie nagrody przygotowałem w cotygodniowym konkursie. A sam konkurs dotyczy mózgu.

Konkurs dotyczy trzeciego odcinka serii Megaodkrycia, emitowanego na kanale National Geographic Channel w niedzielę o godzinie 22:00.

W „Rozszyfrować mózg” zobaczycie opowieść o tym, w którą stronę zmierzają najnowsze badania naukowe dotyczące ludzkiego umysłu.

A teraz pytanie:

>>> Czy Waszym zdaniem nauka doprowadzi do tego, że maszyny będą zdolne myśleć abstrakcyjnie tak jak ludzie? Czy będzie to szansa, czy raczej zagrożenie?

Odpowiedzi wpisujcie proszę w komentarzach pod tym tekstem. Najlepsza odpowiedź zostanie nagrodzona moją najnowszą książką „Człowiek”. Jeżeli takie będzie życzenie wygranego, chętnie napiszę imienną dedykację. Dwie kolejne nagrody to koszulka i parasol z nadrukiem National Geographic Channel.

nagroda_Fotor_Fotor_Collage

 Regulamin konkursu:  http://naukatolubie.pl/regulamin-konkursu/

6 komentarzy do Konkurs o mózgu

Type on the field below and hit Enter/Return to search