Вече сме свикнали с факта, че изкуственият интелект и невронните мрежи навлезнаха в почти всички области на живота ни.
И те го направиха бързо — дори по-бързо от смартфоните, които някога замениха телефоните с бутони. Но съвременният ИИ има ахилесова пета — той консумира огромно количество ресурси: електричество за работа и вода за охлаждане на сървъри. Само една заявка към голям езиков модел може да консумира енергия, еквивалентна на тази, консумирана от мощна електрическа крушка за няколко часа. Ако тенденцията продължи, в бъдеще повечето електрически мрежи могат да работят за AI, а не за хората. Има ли решение?

Оказва се, че да. Научих за това на V конгрес на младите учени — ключовото събитие на десетилетието на науката и технологиите.
Говорим за биологичен изкуствен интелект (биоИИ). Накратко, това е изкуствен интелект, който не работи на бръмчащ сървър, а в тиха лаборатория — в малко петриево блюдо, където истинските неврони « комуникират» един с друг. Звучи като научна фантастика, но това е целта на ново научно направление, в което руските учени са сред световните лидери. Нека обясним как работи.

Класическият (небиологичен) AI работи на процесори, подобни на тези на вашия компютър. Те обработват информация под формата на нули и единици, следвайки строги алгоритми. По същество това е много сложна компютърна програма.
Обучението на такава система — е гигантски математически проблем. Например обучението на модел, подобен на GPT-3, може да изисква количество електроенергия, сравнимо с годишното потребление на стотици домакинства и обработка на терабайти текстови данни. Той е мощен, но, както казах, изключително разточителен.

Биологичният ИИ подхожда към задачата по различен начин. Неговите «процесори» се състоят от живи неврони, отгледани от стволови клетки под формата на «мозъчни органоиди» — миниатюрни, опростени прилики на мозъка. Звучи като научна фантастика, но вече е реалност.

 

Друг подход — е да се създадат специални невроморфни чипове. Това са чипове, изработени от кремък, както в конвенционалния небиологичен AI, но тяхната вътрешна архитектура не е като тази на конвенционален процесор, а имитира структурата на мозъка с голяма точност, където милиарди неврони са свързани помежду си чрез трилиони връзки.

Може би малко по-късно ще напиша по-подробна статия, където ще ви разкажа как невроморфните чипове се различават от органоидите, но сега за разбиране ще дам аналогия.• Напълно биологичен AI (органоиди) — е като отглеждане на истинско дърво за производство на дървесина.• Невроморфният процесор — е като създаването на ултрамодерна пластмаса, която е неразличима от дървото по структура, гъвкавост и здравина, но се произвежда във фабрика.• Редовният AI — е като да направите маса от железни пръти. Масата ще работи, но ще бъде тежка, негъвкава и няма да изглежда като дървена нито по структура, нито по свойства.

Oрганоидите—  перспектива за далечно бъдеще, а невроморфните процесори— са неговият най-реалистичен и развиващ се «небиологичен» клон, опитвайки се да постигне същите цели по електронен път. Тоест, «биологични» те не са буквално, а защото философията на тяхното създаване се основава на принципите на нервната система.

 

Ключовата разлика — е начинът, по който работят. Класическият AI предава данни постоянно, като плавен поток от вода. Мозъкът (а с него и невроморфните чипове) използват принципа на шипове, или импулси. Казано по-просто, невронът остава безмълвен, докато натрупа достатъчно «входни сигнали» от своите съседи и след това се разрежда от кратък електрически импулс — пик.

Тази импулсна, «взривна» комуникация е невероятно енергийно ефективна. Точно така работи човешкият мозък, способен да прави брилянтни неща, консумирайки само около 20 вата енергия — като една енергоспестяваща крушка! За сравнение: само мощна сървърна видео карта (и има хиляди от тях в центровете за данни) консумира 500-1000 вата, без дори малко гъвкавост в човешкото мислене.

 

Обучението в тези системи също е коренно различно. Небиологичният AI се учи чрез бавно коригиране на милиарди числени параметри в своята виртуална мрежа. Биологичният AI използва феномена на синаптичната пластичност. Съжалявам за някои научни термини, но понякога е доста трудно без тях, така че нека обясним какви са те.

Синапс — е точката на свързване на два неврона. Принципът е «неврони, които се възбуждат заедно, се свързват заедно» означава, че колкото по-често два неврона обменят сигнали, толкова по-силна става връзката между тях. Все едно да тъпчеш пътека в гората: колкото по-често вървиш по нея, толкова по-ясна става. Ето как вие и аз се учим и този механизъм позволява на биологичния AI потенциално да се учи бързо и от малък брой примери, а не от милиони снимки.

 

Потенциалът на биологичния ИИ е огромен. He — е суперкомпютър с размерите на песъчинка, който не изисква почти никаква енергия. Може да революционизира медицината: чрез изучаване на това как лекарствата влияят на живите невронни органоиди, човечеството ще може да намери нови начини за борба с болестите на Алцхаймер или Паркинсон. Може да се превърне в основа за автономни роботи, които ще вземат решения в трудни, непредсказуеми условия — например на Марс или в дълбините на океана —, работещи на една батерия в продължение на месеци. Има много области на приложение.

Звучи като приказка (a малко страшно, всички гледахме «Terminator»), но има сериозни проблеми по пътя на bioAI. Как да управляваме жива, самоорганизираща се мрежа от неврони? Тук не можеш да помогнеш с кода. Как да «насочиш» задача към такъв AI? Как да се осигури стабилност, ако една биологична култура може да се разболее или да деградира?

Но най-дълбокият проблем е — етичен. След като достигне определена сложност, мрежа от милиони неврони, отгледани в лаборатория, може да започне да «усеща» нещо? Ще има ли тя наченки на съзнание? Тук се сблъскваме с философски въпроси и ще отложа отговорите на тях за следващата статия, но засега ще обобщя основното.

Биологичният AI — не е просто «друга технология». Това е коренно различен път. Традиционният AI се опитва да моделира ума в код, а биоИИ — го отглежда от клетки или го пресъздава в силиций, имитирайки природата. И този път може да ни накара да създадем наистина ефективна и в известен смисъл изкуствено отгледана, но жива интелигентност. 
Ал.Долгих