Neurověda pro Geeky 20. Postav nejdřív mouchu !

25. dubna 2013 v 4:20 | Petr |  NeuroScience pro Geeky
Na začátku 90 let to opravdu chvíli vypadalo, že "dohnat a předehnat" matičku přírodu bude snadné a povede se to "v příští pětiletce" - koupil jsem si PC - Pentium 75, které jsem přetaktoval na 100 MHz a ono bylo - 47x rychlejší než 3 roky stará 386 mojí máti - koupená za stejné prachy ....
V té době za mnou přišel kámoš, který právě začal studovat "strojárnu" na VŠB a sebevědomě prohlásil - do 5 let budeme mít roboty lepší než lidi ....
Já jsem zrovna v té době studoval medicínu a konkrétně anatomii a tam opravdu poznáte co to znamená "duševní práce" protože člověk má 220 kostí , 600 svalů, kolem 300 cév a jejich větviček, právě tolik nervů 1000 mozkových jader - a to všechno musíte ke zkoušce umět jako když bičem mrská - nejenom vyjmenovat - takže když vás v noci vzbudí a zeptají se - co leží mezi arteria vertebralis a ganglion stellatum - vy musíte odpovědět bez zaváháhí - processus lateralis 7. krčního obratle ....

Takže když ke mně přišel kolega - "inženýr nevzdělanec" ;-)) - a tvrdil že do 5 let budou roboti lepší než lidi - trochu mě to míchlo a potřeboval jsem jej usadit rychle ale tvrdě - tak jsem pronesl - dnes už legenrádní větu, kterou od té doby pořád opakuju - "víš co - nestavte roboty lepší než lidi - postavte nejprve roboty lepší než moucha" ...

V té době jsem netušil nic o nanotechnologii a o Moravcově paradoxu, ani o Fenymannově přednášce na toto téma a vůbec nic takového, jenom jsem tušil, že člověk není organismus "konstrukčně dohnaný do extrému" - organismus konstrukčně dohnaný do extrému je vosička Megaphragma, která je veliká 130 - 200 um - ano mikrometrů tedy 0,13 - 0,20 milimetrů a tudíž leckteré jednobuněčné organismy jsou větší než ona....
Megaphragma má ve svém mozku 7400 neuronů, které jsou schopny zajistit - let, potravu, rozmnožování - všechno. Přece jenom ale Megaphragma je tak tak existující parazit, takže vezměmě nějakého pořádného hmyzáka a to je oblíbené laboratorní zvířátko molekulárních genegiků a biologů - Muška Octomilka - Drosophila Melanogaster. Ta už má "plnotučný" hmyzí mozek čítající 100 000 neuronů, a světe div se - taky zvládá všechno jako Megapgragma - a taky zvládá skoro všechno co člověk ( rozhodně zvládá více než typicky "opily Ostravak z pracaku s 3 promilemi" ).

Jak to hmyz dělá, že s milion krát méně neurony zvládá - skoro totéž co člověk - Jelikož tohle není neurověda pro neurology, ale pro Geeky, kteří se v počítačích vyznají - řeknu řešení hned - Datové centrum od Googlu, které spotřebuje 30 megawattů výkonu - umí násobit stejně přesně jako prográmek v mikrokontroléru co bere 30 mA - v tom to je.

Tedy hmyzí mozek je miniaturizovaný na několika úrovních
  • Neurony jsou až 10-100x menší
  • Neurony jsou méně specializované
  • Zpracovávají se jenom biologicky významné podněty - nepodstatnosti hmyzí zrak ani nevidí.
  • Hmyzí mozek je více-méně Read only - učení a programování je proti člověku silně omezeno
  • Hardware je dokonal přizpůsobený úloze - sociální chování včel a mravenců není otázka dlouhého učení "pravidel společenského chování" ale otázka vlivu hormonů a feromonů vylučovaných jedněmi jedinci na jiné jedince.
  • Hmyzí mozek vůbec je daleko více pod vlivem hormonů - to umožňuje přepínat jeho funkce podle hormonálních hladin, aniž by k tomu musely být neurony navíc.
  • Hmyzí mozek má mnoho NON SPIKING neuronů.
U non spiking neuronů se ještě zastavíme - jsou to neurony, které nevysílají akční potenciál, ale vzruchy se po jejich membráně šíří jenom jako analogové "vlny depolarizace" které otevírají váčky s neurotransmitery na synapsích.
To že na takových neuronech nevzniká akční potenciál má zásadní nevýhodu - shodnou s analogovým processingem v elektronice - zpracování dat tímto způsobem je výrazně nestabilnější a náchylnější k šumu. Výhodou je to že jeden non-spiking neuron může nahradit více spiking - neuronů a to tím způsobem - že část jeho výběžků zpracovává jiná data než další část. Non spiking neurony jsou tomu přizpůsobeny i anatomicky - viz obrázek. Velmi často jsou to tzv. Unipolární buňky - kde samotné buněčné tělo stojí zcela mimo systém výběžků, aby výběžky "nerušilo" vlastní elektrickou aktivitou.

Take srovnáme - li lidský a hmyzí mozek - je to jako konstrukce moderního PC a konstrukce robota "vidláckým způsobem" - na jedné straně jendoúčelové integrované obvody s tisíci vývody a s gigabajty paměti a gigahertzy procesorové frekvence - na druhé straně - trafopájkou sletovatná hrstka analogových součástek, kterým vévodí 20 nožičkový mikrokontrolér, který více méně jenom zapíná analogové obvody - a taky to pěkně jede ....

Ano takže mějte na paměti - kromě obrovského digitálního mozku savců jsou tu neméně zajímavé semi-analogové mozky hmyzu, které ale z technického hlediska jsou ještě nepochopitelnější a ještě více využívající fyzikálně-chemické podstaty biologických dějů, kterou zatím neumíme pořádně uchopit.
 

1 člověk ohodnotil tento článek.

Komentáře

1 Karel Karel | 26. dubna 2013 v 6:38

Jsem tu jediný, kdo čekal reportáž ze svatební noci, aneb replikační výroba nového robota? A ona je tu jen muška octomilka...

Komentáře jsou uzavřeny.


Aktuální články

Reklama