NÓ THỰC SỰ LÀ MỘT BỘ NÃO?
Mặc dù các nhà khoa học này tuyên bố rằng mô phỏng máy tính của họ về não sẽ bắt đầu đạt đến khả năng của bộ não con người vào khoảng năm 2020, nhưng câu hỏi chính là, mô phỏng này thực tế đến mức nào? Ví dụ, một mô phòng của con mèo có thể bắt một con chuột không? Hay là làm trò với một quả bóng hoặc đống len sợi?
Câu trả lời là không. Những mô phỏng trên máy tính này cố gắng tương khớp với sức mạnh tuyệt đối của các nơ-ron sáng lên trong não mèo, nhưng chúng không thể tái lập cách mà các vùng trong não được nối với nhau. Mô phỏng IBM chỉ dành cho hệ thống vỏ não cùng đồi thị thalamocortical (tức là kênh kết nối giữa đồi thị thalamus với vỏ não cortex.) Hệ thống này không có cơ thể vật lý và do đó tất cả các tương tác phức tạp giữa não và môi trường đều bị thiếu. Bộ não thiếu thùy đỉnh parietal lobe, vì vậy nó không có sự kết hợp cảm giác hoặc vận động với thế giới bên ngoài. Và ngay cả trong hệ thống vỏ não cùng đồi thị, hệ thống điện dẫn cơ bản (basic wiring) không tôn trọng hay chẳng có sự liên quan đến quá trình suy nghĩ của một con mèo. Không có vòng phản hồi và mạch nhớ để rình rập con mồi hoặc tìm bạn tình. [Bộ não mèo được vi tính hóa] là một bảng hay phiến/bảng trống (a blank slate), không có bất kỳ ký ức hoặc dữ liệu cứng lưu trữ bản năng nào cả. Nói cách khác, nó không thể bắt được một con chuột.
Vì vậy, ngay cả khi có thể mô phỏng bộ não của con người vào khoảng năm 2020, bạn sẽ không thể có một cuộc trò chuyện đơn giản với nó. Nếu không có thùy đỉnh, nó sẽ giống như một phiến/bảng trống không có cảm giác, không có bất kỳ kiến thức nào về bản thân, con người và thế giới xung quanh nó. Không có thùy thái dương, nó sẽ không thể nói chuyện. Không có hệ thống limbic, nó sẽ không có cảm xúc. Trên thực tế, nó sẽ có sức mạnh bộ não ít hơn một đứa trẻ sơ sinh.
Thử thách kết nối bộ não với thế giới của cảm giác, cảm xúc, ngôn ngữ và văn hóa chỉ mới bắt đầu.
CÁCH TIẾP CẬN XẮT-MỎNG-TỪNG-LÁT (THE SLICE-AND-DICE APPROACH)
Cách tiếp cận tiếp theo, được ưa chuộng bởi chính quyền Obama (2014), là lập bản đồ các tế bào thần kinh của não cách trực tiếp. Thay vì sử dụng bóng bán dẫn, (thì) phương pháp này phân tích các con đường thần kinh thực tế của não. Có một số thành phần cho nó.
Một cách để tiến hành là xác định một cách vật lý từng tế bào thần kinh và khớp thần kinh của não. (Các tế bào thần kinh thường bị phá hủy bởi quá trình này.) Đây được gọi là cách tiếp cận giải phẫu (the anatomical approach). Một cách khác là giải mã các cách thức dòng điện chạy qua các tế bào thần kinh khi não đang thực hiện các chức năng nhất định. (Cách tiếp cận thứ hai, nhấn mạnh việc xác định con đường của bộ não sống, là phương pháp dường như được chính quyền Obama ưa chuộng.)
Phương pháp giải phẫu là tách các tế bào của não động vật, hết tế bào thần kinh này đến tế bào thần kinh khác, sử dụng phương pháp "xắt-mỏng-từng-lát". Theo cách này, toàn bộ sự phức tạp của môi trường, cơ thể, và ký ức đã được mã hóa trong mô hình (cần làm). Thay vì xấp xỉ một bộ não của con người tập hợp một số lượng lớn các bóng bán dẫn, (thì) các nhà khoa học này muốn xác định từng tế bào thần kinh của não. Sau đó, có lẽ mỗi nơ-ron có thể được mô phỏng bằng [một bộ các bóng bán dẫn] để bạn có một bản sao chính xác [exact replica] của bộ não con người, hoàn chỉnh với trí nhớ, tính cách và kết nối với các giác quan. Khi bộ não của một người nào đó được đảo ngược hoàn toàn theo cách này, bạn sẽ có thể có một cuộc trò chuyện thông tin với người đó, hoàn chỉnh với những ký ức và tính cách.
Không có vật lý mới cần được yêu cầu để hoàn thành dự án. Sử dụng một thiết bị tương tự như máy thái thịt trong một món ngon, bác sĩ Gerry Rubin thuộc Viện Y khoa Howard Hughes đã cắt lát não của một con ruồi giấm. Đây không phải là một nhiệm vụ dễ dàng, vì não ruồi giấm chỉ có ba trăm micromet, một đốm nhỏ so với não người. Não ruồi giấm chứa khoảng 150.000 tế bào thần kinh. Mỗi lát cắt, chỉ dài năm mươi phần triệu mét, được chụp ảnh tỉ mỉ bằng kính hiển vi điện tử, và hình ảnh được đưa vào máy tính. Sau đó, một chương trình máy tính cố gắng tái tạo lại hệ thống dây điện thần kinh, nơ ron này tới nơ ron khác. Với tốc độ hiện tại, Tiến sĩ Rubin sẽ có thể xác định mọi tế bào thần kinh trong não ruồi giấm trong hai mươi năm.
Tốc độ giống như ốc sên này, một phần là do công nghệ nhiếp ảnh hiện tại, do kính hiển vi quét tiêu chuẩn hoạt động ở mức khoảng mười triệu pixel mỗi giây. (Đó là khoảng một phần ba độ phân giải đạt được bởi một màn hình TV tiêu chuẩn mỗi giây.) Mục tiêu là có một máy chụp ảnh có thể xử lý mười tỷ pixel mỗi giây, đó sẽ là một kỷ lục thế giới.
Vấn đề làm thế nào để lưu trữ dữ liệu (đang được) đổ vào từ kính hiển vi cũng rất đáng kinh ngạc. Một khi dự án của anh ấy đạt được tốc độ, Rubin dự kiến sẽ quét khoảng một triệu gigabyte dữ liệu mỗi ngày chỉ cho một con ruồi giấm, vì vậy anh ấy hình dung sẽ lấp đầy các kho lớn chứa đầy ổ cứng lưu trữ dữ liệu. Trên hết, vì mỗi bộ não ruồi giấm hơi khác nhau, anh ta phải quét hàng trăm bộ não ruồi giấm để có được xấp xỉ chính xác một bộ.
Dựa trên cơ sở làm việc với bộ não ruồi giấm, sẽ mất bao lâu để cuối cùng cắt và phân tích xong các lát của não người? "Trong một trăm năm, tôi muốn biết ý thức của con người hoạt động như thế nào. Mục tiêu mười hoặc hai mươi năm là tìm hiểu bộ não ruồi giấm", anh nói.
Phương pháp này có thể được tăng tốc với một số tiến bộ kỹ thuật. Một khả năng là sử dụng một thiết bị tự động, để quá trình cắt ghép não và phân tích từng mảng/lát được thực hiện bằng máy. Điều này có thể nhanh chóng giảm thời gian cho dự án. Tự động hóa, chẳng hạn, đã giảm đáng kể chi phí cho Dự án Bộ Gen Người The Human Genome Project (mặc dù được ngân sách 3 tỷ đô la, nhưng nó đã được hoàn thành trước thời hạn và dưới ngân sách, điều chưa từng thấy ở Washington.) Một phương pháp khác là sử dụng nhiều loại thuốc nhuộm, thứ sẽ gắn thẻ các nơ-ron và con đường khác nhau, làm cho chúng dễ nhìn hơn. Một cách tiếp cận khác là tạo ra một [siêu kính hiển vi tự động] có thể quét từng nơ-ron với chi tiết vô song.
Cho rằng một bản đồ hoàn chỉnh của bộ não và tất cả các giác quan của nó sẽ mất tới cả trăm năm, những nhà khoa học này cảm thấy giống như các kiến trúc sư thời trung cổ thiết kế các thánh đường ở châu Âu, biết rằng cháu họ cuối cùng sẽ hoàn thành dự án.
Ngoài việc xây dựng một bản đồ giải phẫu của bộ não, từng nơ-ron này tới nơ-ron khác, còn có một nỗ lực song song được gọi là "Dự Án Bộ Kết Nối Não Con Người – Human Connectome Project", vốn sử dụng quét não bộ để tái tạo các con đường nối các vùng khác nhau của não.
DỰ ÁN BỘ KẾT NỐI NÃO CON NGƯỜI - THE HUMAN CONNECTOME PROJECT
Năm 2010, Viện Y tế Quốc gia (The National Institute of Health) tuyên bố rằng họ đã phân bổ 30 triệu đô la, trải đều trong năm năm, cho một tập đoàn (consortium) gồm các trường đại học (bao gồm Đại học Washington ở St. Louis và Đại học Minnesota), và khoản tài trợ 8,5 triệu đô la trong ba năm đến một liên minh do Đại học Harvard, Bệnh viện đa khoa Massachusetts và UCLA dẫn đầu. Tất nhiên, với mức tài trợ ngắn hạn này, các nhà nghiên cứu không thể sắp xếp đầy đủ toàn bộ não, nhưng tài trợ có nghĩa là để bắt đầu nhảy vào nỗ lực kia.
Nhiều khả năng, nỗ lực này sẽ được gộp lại vào dự án BRAIN, điều ấy sẽ thúc đẩy mạnh mẽ công việc này. Mục tiêu là tạo ra một bản đồ nơ-ron thần kinh về con đường của bộ não con người, thứ sẽ làm sáng tỏ các rối loạn não như tự kỷ và tâm thần phân liệt. Một trong những người lãnh đạo của Dự án Connectome, Tiến sĩ Sebastian Seung, nói: "Các nhà nghiên cứu đã phỏng đoán rằng bản thân các tế bào thần kinh khỏe mạnh, nhưng có lẽ chúng chỉ được nối cuốn với nhau một cách bất thường. Nhưng chúng ta chưa bao giờ có công nghệ để kiểm tra giả thuyết đó cho đến bây giờ." Nếu những căn bệnh này thực sự gây ra bởi sự sai lệch trong việc nối cuộn của bộ não, thì Dự án Kết nối Con người có thể cho chúng ta một manh mối vô giá về cách điều trị những tình trạng này.
Khi xem xét mục tiêu cuối cùng là chụp ảnh toàn bộ não người, đôi khi Tiến sĩ Seung tuyệt vọng về việc hoàn thành dự án này. Anh nói: "Vào thế kỷ XVII, nhà toán học và triết gia Blaise Pascal đã viết về nỗi sợ hãi của ông ấy về cái gọi là vô tận, cảm giác của ông của điều vô nghĩa hay quá bé nhỏ khi chiêm ngưỡng những vùng đất rộng lớn ngoài vũ trụ. Và là một nhà khoa học, tôi không được phép nói về cảm xúc của mình ... Tôi cảm thấy tò mò và tôi cảm thấy ngạc nhiên, nhưng đôi lúc tôi cũng cảm thấy tuyệt vọng."
Nhưng anh ấy và những người khác như anh ấy vẫn kiên gan bền chí, ngay cả khi dự án của họ sẽ mất nhiều thế hệ để hoàn thành. Họ có lý do để hy vọng, vì một ngày kia kính hiển vi tự động sẽ không mệt mỏi chụp ảnh và máy móc thông minh nhân tạo sẽ phân tích chúng hai mươi bốn giờ một ngày. Nhưng ngay bây giờ, chỉ cần chụp ảnh bộ não con người bằng kính hiển vi điện tử thông thường sẽ tiêu tốn khoảng một zettabyte dữ liệu, tương đương với tất cả dữ liệu được biên soạn trên thế giới hiện nay trên web.
Tiến sĩ Seung thậm chí còn mời công chúng tham gia vào dự án tuyệt vời này bằng cách truy cập trang web có tên EyeWire (https://eyewire.org/explore). Ở đó, "công dân khoa học" trung bình có thể xem một khối/lượng các con đường thần kinh và được yêu cầu tô màu chúng (nằm trong ranh giới của chúng.) Nó giống như một cuốn sách tô màu ảo, ngoại trừ hình ảnh là các tế bào thần kinh thực tế trong võng mạc của mắt, chụp bằng kính hiển vi điện tử.
BẢN ĐỒ NÃO ALLEN – THE ALLEN BRAIN ATLAS
Cuối cùng, có một cách thứ ba để lập bản đồ bộ não. Thay vì phân tích bộ não bằng cách sử dụng mô phỏng máy tính hoặc bằng cách xác định tất cả các con đường thần kinh, một cách tiếp cận khác đã được thực hiện với khoản trợ cấp 100 triệu đô la từ tỷ phú Paul Allen của Microsoft. Mục tiêu là xây dựng bản đồ hoặc tập bản đồ của não chuột, với trọng tâm là xác định các gen chịu trách nhiệm tạo ra bộ não.
Hy vọng rằng sự hiểu biết về cách các gen được biểu hiện trong não sẽ giúp hiểu được chứng tự kỷ, Parkinson, Alzheimer và các khuyết tật khác. Vì một số lượng lớn gen chuột được tìm thấy ở người, có thể những phát hiện ở đây sẽ cho chúng ta cái nhìn sâu sắc về bộ não con người.
Với việc đổ tiền đột ngột này, dự án đã được hoàn thành vào năm 2006 và kết quả của nó được cung cấp miễn phí trên web. Một dự án tiếp theo, Allen Human Brain Atlas, đã được công bố rằng họ đã lập bản đồ hóa sinh của hai bộ não người, tìm ra một nghìn vị trí giải phẫu với một trăm triệu điểm dữ liệu chi tiết cách các gen được biểu hiện trong sinh hóa cơ bản. Nghiên cứu xác nhận rằng 82% gen của chúng ta được thể hiện trong não.
“Cho đến nay, một bản đồ dứt khoát của bộ não con người, ở mức độ chi tiết này, đơn giản là chưa tồn tại,” Tiến sĩ Allen Jones thuộc Viện Allen nói. “[Bản đồ não Allen] cung cấp những góc nhìn chưa từng thấy về cơ quan quan trọng nhất và phức tạp nhất của chúng ta,” ông nói thêm.
SỰ BÁC BỎ KỸ THUẬT ĐẢO NGƯỢC
Các nhà khoa học đã dành cả cuộc đời của họ để [đảo ngược não bộ] nhận ra rằng, (sẽ tốn thêm) hàng thập kỷ làm việc chăm chỉ đang ở phía trước họ. Nhưng họ cũng bị thuyết phục về ý nghĩa thực tế của công việc của họ. Họ cảm thấy rằng thậm chí một phần kết quả sẽ giúp giải mã bí ẩn về các bệnh về tâm thần đã làm khổ con người trong suốt lịch sử của chúng ta.
Tuy nhiên, những người hoài nghi có thể tuyên bố rằng, sau khi nhiệm vụ khó khăn này kết thúc, chúng ta sẽ có một núi dữ liệu mà không hiểu làm thế nào nó phù hợp với nhau. Ví dụ, hãy tưởng tượng một người Neanderthal (cũng là anh em với loài người hiện đại, họ cùng sinh sống với loài chúng ta, cách đây hàng trăm ngàn năm, trước khi loài người – loài Sapiens chúng ta, có được nhận thức), một ngày nọ bắt gặp bản thiết kế hoàn chỉnh cho siêu máy tính IBM Blue Gene. Tất cả các chi tiết đều có trong bản thiết kế, cho đến bóng bán dẫn hiện đại gần nhất. Bản thiết kế rất lớn, chiếm hàng ngàn feet vuông giấy. Người Neanderthal có thể nhận thức lờ mờ rằng bản thiết kế này là bí mật của một cỗ máy siêu mạnh, nhưng khối lượng dữ liệu kỹ thuật tuyệt đối với anh ta là vô nghĩa.
Tương tự, nỗi sợ là ở chỗ, sau khi chi hàng tỷ đô-la để giải mã vị trí của mọi tế bào thần kinh của não, chúng ta sẽ không thể hiểu tất cả ý nghĩa của nó. Có thể mất nhiều thập kỷ làm việc chăm chỉ hơn để xem toàn bộ hoạt động như thế nào.
Ví dụ, Dự án bộ gen người là một thành công lớn trong việc giải trình tự tất cả các gen tạo nên bộ gen của con người, nhưng đó là một sự thất vọng lớn đối với những người mong đợi chữa khỏi bệnh di truyền ngay lập tức. Dự án bộ gen người, Human Genome Project giống như một cuốn từ điển khổng lồ, với hai mươi ba nghìn mục nhưng không có định nghĩa. Trang nối tiếp trang của cuốn từ điển này là trống nghĩa, nhưng chính tả của mỗi gen là hoàn hảo. Dự án là một bước đột phá, nhưng đồng thời, đây chỉ là bước đầu tiên trong một hành trình dài để tìm ra những gen này làm gì và cách mà chúng tương tác.
Tương tự như vậy, chỉ cần có một bản đồ hoàn chỉnh về mọi kết nối thần kinh trong não không đảm bảo rằng chúng ta sẽ biết những tế bào thần kinh này đang hoạt động và cách chúng phản ứng. Kỹ thuật đảo ngược là phần dễ dàng; sau đó, phần khó bắt đầu – ý nghĩa của tất cả dữ liệu này (making sense of all this data).
TƯƠNG LAI
Nhưng giả sử bây giờ rằng thời điểm cuối cùng đã đến. Với nhiều sự phô trương, các nhà khoa học đã long trọng tuyên bố rằng họ đã đảo ngược thành công toàn bộ bộ não con người.
Rồi sao?
Một ứng dụng ngay lập tức là tìm nguồn gốc của một số bệnh tâm thần. Người ta nghĩ rằng nhiều bệnh tâm thần không phải do sự phá hủy lớn của các tế bào thần kinh, mà là do sự kết nối sai lầm đơn giản. Hãy nghĩ về các bệnh di truyền được gây ra bởi một đột biến duy nhất, như bệnh Huntington, Tay-Sachs hoặc xơ nang (cystic fibrosis). Trong số ba tỷ cặp (kết hợp gens) cơ sở, một lỗi chính tả (hoặc sự lặp lại) có thể gây ra tình trạng không kiểm soát được chân tay và co giật của bạn, như trong bệnh Huntington. Ngay cả khi bộ gen có độ chính xác 99,99999999%, trong một rạn nứt hay hư hỏng nhỏ cũng có thể làm mất hiệu lực toàn bộ chuỗi. Đó là lý do tại sao liệu pháp gen đã nhắm mục tiêu các đột biến đơn lẻ này như các bệnh di truyền có thể có thể được sửa chữa.
Tương tự như vậy, một khi bộ não được thiết kế ngược, có thể chạy mô phỏng bộ não, cố tình phá vỡ một vài kết nối để xem liệu bạn có thể gây ra một số bệnh. Chỉ một số ít tế bào thần kinh có thể chịu trách nhiệm cho sự gián đoạn lớn về nhận thức của chúng ta. Xác định vị trí bộ sưu tập các nơ-ron nhỏ này có thể là một trong những công việc của bộ não được thiết kế ngược.
Một ví dụ có thể là ảo giác Capgras (Capgras delusion), trong đó bạn thấy ai đó bạn nhận ra như là mẹ của bạn chẳng hạn, nhưng bạn tin rằng người đó là kẻ mạo danh. Theo bác sĩ V. S. Ramachandran, căn bệnh hiếm gặp này có thể là do sự kết nối sai giữa hai phần của não. Con quay fusiform (fusiform gyrus) trong thùy thái dương có trách nhiệm nhận ra khuôn mặt của mẹ bạn, nhưng hạch hạnh nhân hay amygdala thì chịu trách nhiệm cho phản ứng cảm xúc của bạn khi nhìn thấy mẹ của bạn. Khi kết nối giữa hai trung tâm này bị gián đoạn, một cá nhân có thể nhận ra khuôn mặt của mẹ mình hoàn toàn rõ ràng, nhưng, vì không có phản ứng cảm xúc, anh ta cũng đồng thời tin rằng bà là kẻ mạo danh.
Một cách sử dụng khác cho [bộ não được thiết kế ngược] là xác định chính xác cụm tế bào thần kinh nào không phù hợp (misfiring). Kích thích não sâu, như chúng ta đã thấy, liên quan đến việc sử dụng các đầu dò nhỏ để làm giảm hoạt động của một phần nhỏ của não, như vùng Broadmann 25, trong trường hợp bị trầm cảm nặng. Sử dụng bản đồ được thiết kế ngược, có thể tìm thấy chính xác nơi các nơ-ron không thỏa mãn, thứ vốn có thể chỉ liên quan đến một số ít các nơ-ron.
Một bộ não được thiết kế đảo ngược cũng sẽ giúp ích rất nhiều cho AI. Việc nhìn và nhận diện khuôn mặt được thực hiện dễ dàng bởi bộ não, nhưng chúng vẫn trốn tránh các máy tính tiên tiến nhất của chúng ta. Ví dụ: máy tính có thể nhận dạng với khuôn mặt người có độ chính xác cao hơn 95% chính xác hơn nếu đó là khuôn mặt nhìn thẳng về phía trước, và là một phần của ngân hàng dữ liệu nhỏ, nhưng nếu bạn hiển thị cho máy tính cùng một khuôn mặt từ các góc khác nhau hoặc khuôn mặt không có trong cơ sở dữ liệu, máy tính phần lớn dưỡng như có thể là thất bại. Trong vòng một phần .1 giây, chúng ta có thể nhận ra những khuôn mặt quen thuộc từ các góc độ khác nhau; thật dễ dàng cho bộ não của chúng ta mà chúng ta thậm chí không nhận thức được chúng ta đang làm điều đó. Kỹ thuật đảo ngược bộ não có thể tiết lộ bí ẩn về cách thức này được thực hiện.
Phức tạp hơn sẽ là các bệnh liên quan đến nhiều phần khiếm khuyết của bộ não, chẳng hạn như tâm thần phân liệt. Rối loạn này liên quan đến một số gen, cộng với sự tương tác với môi trường, từ đó gây ra hoạt động bất thường ở một số khu vực của não. Nhưng ngay cả ở đó, một bộ não được thiết kế ngược sẽ có thể biết chính xác các triệu chứng nhất định (như ảo giác) được hình thành như thế nào và điều này có thể mở đường cho một phương pháp chữa trị khả dĩ.
Một bộ não được thiết kế ngược cũng sẽ giải quyết câu hỏi cơ bản nhưng chưa được giải quyết như những ký ức dài hạn được lưu trữ. Chúng ta được biết, một số bộ phận nhất định của não, như đồi hải mã hippocampus và hạch hạnh nhân amygdala, lưu trữ ký ức, nhưng cách bộ nhớ được phân tán qua các vỏ não khác nhau và sau đó được ghép lại để tạo ra một bộ nhớ vẫn chưa rõ ràng (thời điểm có nhận xét này là vào 2014)
Cuối cùng, có một tác động của kỹ thuật đảo ngược bộ não hiếm khi được thảo luận nhưng lại xuất hiện trong suy nghĩ của nhiều người: Sự Bất Tử Immortality. Nếu ý thức có thể được chuyển vào máy tính, điều đó có nghĩa là chúng ta không phải chết?
Việc tỉ mỉ quan sát rồi phỏng luận không bao giờ là lãng phí thời gian. Nó dọn sạch phần gỗ chết trong bụi cây của sự suy đoán.
__ Elizabeth Peters
Chúng ta là một nền văn minh về khoa học ... Điều đó có nghĩa là một nền văn minh trong đó kiến thức và tính toàn vẹn của nó là rất quan trọng. Khoa học chỉ là một từ Latin để chỉ kiến thức ... Kiến thức là định mệnh của chúng ta.
__ Jacob Bronowski
TƯƠNG LAI CỦA TÂM TRÍ - MICHIO KAKU
BẢN DỊCH CỦA ĐỖ BÁ HUY
