„A számológép és az agy” megjelenésétől az infoszféra forradalmáig

120 éve született Neumann János

Neumann János születésének 120. évfordulója tiszteletére az NJSZT és az MTA ünnepi eseménysorozatot tervez 2023-ban. Az egyik kiemelkedő esemény a Nemzetközi Informatikai Diákolimpia (IOI) lesz 2023-ban Szegeden. Az évforduló is szerepet játszott abban, hogy Magyarország elnyerte a rendezést.

2023. szeptember 14-én a terv szerint neves hazai és külföldi tudósok részvételével Neumann munkásságához kapcsolódó előadások lesznek az MTA székházában. A nyitó plenáris előadások sorában a köszöntések mellett a Neumann-életmű, a hazai Neumann János professzori cím, valamint az NJSZT Neumann-díjának bemutatása is szerepel majd. Az ezt követő két szekcióban Neumann munkásságának területeihez kacsolódó előadások következnek meghívott előadókkal. Ezek egyike Neumann utolsó megjelent írásával, magyar fordításban „A számológép és az agy” könyvvel, annak utóhatásával foglalkozik majd. Ebben a kis tanulmányban rövid bemutatás következik Neumann János életútjáról, a könyvről, majd az utóhatásokról. Neumann János „A számológép és az agy” [1] írását 1955-ben kezdte el és haláláig dolgozott rajta. Az első kiadás 1958-ban, a magyar fordítás első kiadása 1964-ben jelent meg. A magyar könyv elérhetősége: https://mek.oszk.hu/01200/01255/html/. Angol nyelven a könyv még további két kiadást ért meg.

A könyvhöz Neumann felesége, Klára írt előszót. Érdemes elolvasni, ha valaki rövid életrajzi áttekintést szeretne kapni Neumann Jánosról. A könyv ismertetését majd a keletkezés körülményeivel kezdem, az előszóból idézve. Neumann János a tudományos közéleten kívül elsősorban, mint a számológépek egyik meghatározó atyja vált ismertté. Érdeklődését a számítógépek iránt a turbulenciajelenségek parciális differenciálegyenleteinek numerikus megoldása keltette fel. Hatékonyan megvalósítható automata architektúrát keresett, amihez már a kezdeteknél is tanulmányozni kezdte az agy működését.

Neumann kezdettől fogva szélesebb és elméletibb szemléletet képviselt, mint a többi számítógépes úttörő. A ma már híres EDVAC^[1] 1945-ös jelentésében Neumann világosan kifejtette ötletét a tárolt programról, amely a számítógép memóriájában található, azokkal az adatokkal együtt, amelyeken működnie kell. Ezt a tárolt programú számítógépet idealizált neuronok segítségével írta le, kiemelve a digitális számítógép és az emberi agy közötti analógiát. A következő évtized során a bonyolult információfeldolgozó rendszerek vagy automaták elméletének kidolgozásával foglakozott, valamint olyan témákat vezetett be, mint a tanulás, megbízható rendszer építése megbízhatatlan összetevőkből, az önreplikáló automata, valamint a memória és tárolási kapacitás fontossága a biológiai idegrendszerben. E témák közül sok továbbra is a jelenlegi párhuzamos vagy neurocomputing kutatások középpontjában áll.

A Neumann-elvű számítógép – a memóriában tárolt programú számítógép – ma is a leggyakoribb architektúra, természetesen többirányú kiegészítéssel.

A számológép és az agy

A 82 oldalas esszé két részből áll. Az első rész a számítógépet tárgyalja: eljárásait, vezérlési mechanizmusait és egyéb jellemzőit. A második rész az agyra összpontosít. A neurális rendszert szisztematikusan hasonlítja össze a számítógéppel a számítástechnika akkori legkorszerűbb szintjét tekintve. A memóriát érintő elemzése egy harmadik rész alapjául is tekinthető – de nem külön részként van megszervezve. Neumann az összehasonlításból néhány következtetést von le a kód és a nyelv szerepére vonatkozóan. Ezek a következtetések talán a legérdekesebb részei a könyvnek, mert Neumann olyan reflexív kérdésekkel foglalkozik, amelyekkel korábban nem foglalkoztak a kibernetika tradicionális irányvonalában. Neumann Klára előszava ismerteti a könyv keletkezésének és tragikusan félbemaradt írásának hátterét.

„Férjemet, John von Neumannt 1955 elején kérte fel a Yale Egyetem, hogy az 1956-os tavaszi félévben, valamikor március végén vagy április elején, tartsa meg a Silliman-előadásokat. Johnny mélyen megtisztelve érezte magát, igen hálás volt a meghívásért, bár kénytelen volt azt a feltételt szabni, hogy az előadássorozat nem tarthat tovább egy hétnél. Közölte azt is, hogy az előadásai után átadandó kézirat, „A számológép és az agy" részletesebben is taglalja majd a témát, amellyel hosszú időn át foglalkozott. Az előadássorozat időtartamának a megrövidítését szükségszerűen kérnie kellett: Eisenhower elnök éppen akkor nevezte ki az Atomenergia Bizottság egyik tagjává. … Az automatikus szerkezetek rengeteg feltáratlan lehetősége csakugyan nagyon foglalkoztatta; így egészen biztos volt benne, hogy teljes kéziratot tud összeállítani, még ha magát az előadássorozatot kissé meg is kell kurtítani.”

Sajnos, súlyos betegsége megakadályozta terveinek teljes kivitelezésében, 1955-ben csontrákot diagnosztizáltak vállában. „1956 április elején befeküdt a Walter Reed kórházba, s ezt a helyet 1957. február 8-án bekövetkezett haláláig már nem hagyta el. A Silliman-előadásokra készült befejezetlen kéziratot magával vitte a kórházba; ott még néhányszor megpróbált dolgozni rajta, de azután végleg felülkerekedett a betegség, s még Johnny kivételes szelleme sem tudta legyőzni testének gyengeségét.”

A töredékes kéziratot a Yale egyetem a Silliman-előadások sorozatban jelentette meg.

Előadásában Neumann a számítógép és az agy szisztematikus összehasonlítását tűzte ki célul. A teljes előadásban bizonyára épített volna korábbi automataelméleti dolgozataira, amelyek az automaták összetettségére, a meghibásodó alkatrészekből megbízhatóan működő automata építésére, vagy az önmagát előállítani képes automatára vonatkoztak.

A könyv első, „A számológép” fejezete áttekinti korának legfontosabb műszaki megoldásait a számológépek felépítésében. Összehasonlítja az analóg és digitális műveleteket, majd a soros, párhuzamos vezérlési struktúrákat. A „Logikai vezérlés” részben jut el a dugaszolt és a lyukkártyás vezérléstől a tárolt utasításokra épülő vezérlésig, ami a Neumann-architektúra alapja. A vegyes – dugaszolt és tárolt utasításos – vezérlési formák és a vegyes számábrázolás lehetőségei akkor még használatban voltak.

A második rész induló gondolata a szerzőtől: „Elég részletes leírást adtam a modern számológépek természetéről és azokról a nagy alternatív elvekről, amelyek szerint munkájuk megszervezhető. Most rátérhetek az összehasonlítás másik felére, az emberi idegrendszer taglalására. Meg fogom vitatni azokat a hasonlatosságokat és eltéréseket, amelyek e kétféle „automata” között fennállnak.”

Az összehasonlítás kiindulása az idegrendszer „aktív” elemére, a neuronra alapul. A neuronok közötti ingerületek, a szinapszisok és az ingerlések elemzésével első ránézésre a működés digitális jellegét emeli ki. Ezt érdemben finomítja, és a lényegi eltéréseket megemlíti. Korának mesterséges automatáival összeméri a fő mutatókat, és az agy 10⁴-szeres előnyét mutatja ki. A mutató az aktív elemek sűrűségével áll szoros összefüggésben. Az eltelt 60 év során, leegyszerűsítve a Moore-törvény hatását, a sűrűség 18 hónaponkénti duplázódása alapján a mesterséges gépek aktív elemeinek sűrűsége 10¹²-szeresére nőtt, vagyis már 10⁸-szoros lett az előnyük.

A mesterséges gép inkább soros feldolgozásra, kevés, de gyors aktív elemre épül, míg a természetes erősen párhuzamos és lassú, de sok aktív elemet használ. Azt várja, „hogy egy természetes automata logikai felépítése és szerkezete nagyon különbözni fog egy mesterséges automatáétól, továbbá az utóbbi memóriaszükségletei rendszerint nagyobbaknak bizonyulnak.”

Hosszabban foglalkozik a különböző ingerlési feltételekkel, amiből a vegyes digitális−analóg működés lehetőségét mutatja meg. A neuronok mellett aktív elemnek lehetne tekinteni a szinapszisokat is, amivel 10-100-szoros szorzóval növekszik az aktív elemek száma.

Az idegrendszeri memória kérdését csak hipotetikusan járja körbe. Főleg kapacitásbecsléssel, és nem megvalósulásának felépítésével foglalkozik. Számításai szerint másodpercenként 14·10¹⁰ bit az idegsejtekbe belépő benyomások összege, ami 60 év alatt 2,8·10²⁰ bit. A mesterséges számítógépek aktív elemeinek számához viszonyított memóriaméretének arányszámához mérve ezt tartja az agy memória kapacitása becslésének. Jelenleg a világhálón felhalmozódott adatszféra mérete már túllépte ezt a mennyiséget. A memóriára nézve igen fontos megállapítást fogalmaz meg:

„A problematikának ezek az oldalai rendkívül fontosnak tűnnek az idegrendszer szerkezeti megértése szempontjából, de itt túlnyomó részben megválaszolatlan kérdésekkel kerülünk szembe. Ugyanis ismerjük az idegrendszer alapvető aktív szerveit (az idegsejteket), s minden okunk megvan azt hinni, hogy e rendszerhez nagyon nagy kapacitású memória társul. De a legnyomatékosabban hangsúlyozni kell, hogy nem tudjuk, milyen típusú fizikai dolgok szolgálnak e memória alapvető alkatelemeiként.”

A programokkal is foglalkozik pár érdekes oldal. „A logikai utasítások olyan rendszerét, amelyet egy automata végre tud hajtani és amely az automatát valamilyen szervezett feladat teljesítésére készteti, programnak nevezik.” Ez a fogalom akkor még nem volt közismert. Az olyan programok, (úgynevezett rövid programok) amelyek egy gép működését utánozni tudják, segítenek abban, hogy egy gépre írt programot egy másik gépen, az előbbit utánzó program segítségével le lehessen futtatni. Turing utánzó gépére utal, és az univerzális kiszámítási képességű géphez köthető ez a kis rész. A tanulmány legvégén még előkerül majd a „rövid program”, mint az agy lehetséges nyelvezeti eleme. Itt nem veti fel azt a kérdést, hogy programozható-e az agy, ahogy a számítógépek alapvető tulajdonsága a programozhatóság.

A számszerű és a logikai eljárások viszonyát, lehetőségeit vizsgálja a záró részben. Érdemi eltérést mutat ki a mesterséges automaták numerikus eljárásai és az idegrendszer eljárásai között. A pontosság és hibatűrés megoldása az idegrendszerben statisztikus jellegű. Míg a mesterséges automaták működtetéséhez többféle nyelvet, többek között a matematika nyelvét is használjuk, kétséges, hogy az idegrendszer használ-e nyelvet vagy programokat, például „rövid programokat”. Végső megállapításként azt határozottan kimutatja, hogy az agy nem a matematika nyelvét használja.

Informatika és az infoszféra

Az elemzés jellemzően architekturális, reprezentációs és működési összehasonlításra épül. A két automata közül a mestereséges 60 év alatt exponenciális ütemben fejlődött, sok minden változott. Ceruzzi [2] „A history of Modern Computing” könyve 1996-ig terjedően részletesen ismerteti a fejlődést. A tranzisztorok elterjedése a könyv írásának idejére esett, amit követett az integrált áramkörök technológiája. A nevezetes Moore-törvény szerint az aktív elemek sűrűsége és több más mutató 18 hónaponként kétszeresére nőtt. A fő állomások, a felhasználás változása szerint: a tudományos számítások gépéből először általános valós idejű adatfeldolgozó gép lett, majd jöttek a személyi számítógépek, munkaállomások, és behozták a számítógépet a mindennapi alkalmazásokba, a világháló, a WWW a számítógépek globális hálójába vont be mindenkit. Ez folytatódott a következő 25 évben. Jött az adatrobbanás, a Big Data világa, a felhők, a mobil kommunikációs eszközök, a mesterséges intelligencia, az MI új, mélyhálós technológiái, a tárgyak internete. Az 1980-as években még számítástechnika szerepelt közismereti tárgyként, amit felváltott az informatika. Tudományterületként is ez honosodott meg. Legújabb fejlemény, hogy a közismereti tárgy neve digitális kultúra lett. Mindez jól tükrözi, hogy a számítógépek szerepe döntő részben áttevődött a felgyülemlett információval való mindennapi gazdálkodás, munkálkodás területére. Megkerülhetetlenné válik ezért, hogy összevessük a két gépezetet az információ világában, az infoszférában betöltött funkcióik alapján is.

A processzorok a világhálón és egyéb berendezésekben (mint mobiltelefonjainkban) folyamatosan futtatják tárolt programjaikat, és részesei az emberiség globális információfeldolgozásának és szolgáltatásainak. A legfontosabb megállapítás: beépültek az emberiség infoszférájába mint új, aktív elemek. Az infoszféra aktív elemei ezt megelőzően kizárólag az élő emberi elmék voltak. A külső formációkat csak emberi elmék tudták értelmezni, feldolgozni. Nézzük át röviden, milyen új megvilágítást ad a számítógépek és az élő emberi agyak összevetése az infoszférában betöltött szerepük alapján.

Mit jelent az, hogy ez a két információfeldolgozó gépezetünk van: az agy és a számítógép? Mit is dolgoznak fel anyagi szubsztanciaként? Az információ hordozóit. Röviden felvázolom a Magyar Tudományban megjelent tanulmányaim alapján, hogyan fejlődtek ki az emberiség információhordozói, amelyeket a következőkben formációnak nevezek.

Tanulmányaimban^[2] az anyag átrendezésének és a gondolkodásnak emberi lehetőségeiből kiindulva az információ anyagi megjelenésére, a formációkra irányítottam a figyelmet. A formációk bevezetése láthatóvá teheti a határt az emberiség információ-konstrukciói és a természet összetett folyamatai között.

A mindenkor fizikailag létező formációk és azok használatát biztosító rendszerek együttese alkotja az emberiség infoszféráját. Az infoszféra a bioszféra terméke, nélküle nem létezne, hiszen a bioszférán kívül nincs ember. A mai kor pedig új forradalmi lépést jelent az infoszféra építésében a digitalizálással és a kiszámítás gépesítésével. Mindez új tudomány megjelenéséhez vezet. Az infoszféra új fejlődéséhez már saját tudományterületre van szükség, ami az informatika lehet, tudományágként pedig informatikai tudomány.

Abból indulhatunk ki, hogy információ nincs csak úgy a semmiben, valami hordozza, valami, ami megfigyelhető/észlelhető/alakítható. Ez a hordozó az, amit már eddig is formációnak neveztem. A formáció észlelése/létrehozása során az észlelő/létrehozó számára jelenik meg az információ, akkor történik meg a jelentés hozzárendelése. Erre az észrevételre épül az információs esemény meghatározása:

Definíció: Az információtriád a formáció, tulajdonos és a jelentés hármasa (háromsága). A formáció szerepe a triádban háromféle lehet: keletkező, észlelt vagy kibocsátott. Ez a hármas egy időben lejátszódó folyamathoz tartozik, amit információs eseménynek nevezek.

Két alaptörvényt adok meg:

Az első alaptörvény: Különböző jelentésekhez különböző (a megfigyelő/létrehozó által megkülönböztethető) formációra van szükség.

A második alaptörvény: Formáció észlelése/létrehozása akkor jelent információt, ha olyan korábban keletkezett formáció észlelése is lehetséges, amelyhez a jelentés kötődik. A második alaptörvény behozza az információ időfüggését és a megértés, hasznosulás minőségét. A szemantika modellezésének ezt is figyelembe kell vennie. Ez egyaránt vonatkozik a humán szféra és a mesterséges szféra információs eseményeire.

A legfontosabb információs események emberi tudati tevékenységhez kapcsolódnak. A tulajdonos az emberi elme. A formációk lehetnek tudaton belüli struktúrák, és lehetnek külső, tárgyiasult struktúrák. A tudaton belüli agyi formációkat is észlelni kell, és tudati mozgásokat is lehet referáltnak tekinteni. Ilyen a mentális belső világunk, az érzelmek, gondolatok. Az információs esemény hossza nem korlátozott, összetett formációk is lehetségesek, egyszerre több tulajdonos is részt vehet benne. A tartós vagy ismételhető formációk lehetővé teszik, hogy közösségekben megegyezéssel társuljon hozzájuk jelentés. Az ilyen formációk felhalmozása adja a közösség információkészletét.

A kommunikáció szükségszerűen anyagi változás létrehozásával és terjedésével jár. Az anyag átrendezésének képessége és a gondolkodás együttesen eredményezte az emberi kommunikáció és információkezelés egymásra épülő rétegeinek kibontakozását. Egyik kezdeti réteg a hang alapú kommunikáció kifejlődése, ami a nyelvi fonémák, szavak kikristályosodásával a beszélt nyelvekhez vezetett. A kimondható és felismerhető hangalapú kódolási rendszert követte az írásjelek és hangalakok megfeleltetésével az írott nyelvek kifejlődése. Ezekkel olyan külső formációrendszer alakult ki, ami az élő tudatok belső formációvilágában értelemzést nyert. Ki kell emelni a beszélt és írott nyelv kódolási jellegét, ami erősen eltér a természetes − az agy által használt belső − formációktól. Megindult a mesterséges, külső formációk felhalmozódása. A metrikus információk számjegyekkel való kódolása, különösen az arab számrendszer bevezetése a kiszámítási képességeinket is kibontakoztatta. Nem az elme dolgozik számokkal (nem a matematika nyelvét beszéli), hanem mi használjuk az elménket, hogy kiszámítási eljárásokat, külső kisegítő formációkat is használva elégezzen. Így adunk össze, szorzunk és osztunk tetszőleges nagy számokat. A kiszámítás absztrakt lehetőségéről Turing mutatta ki az univerzális Turing-gép megkonstruálásával, hogy bármilyen függvény, amit valahogy ki lehet számítani, kiszámítható az univerzális Turing-géppel is. A konstrukció megtalálható Bach Iván [5] könyvében, a 217. oldalon. Közben az anyag átrendezésének lehetőségei elérték a legújabb áttörést: olyan anyagátrendezést tudunk létrehozni, ami utána úgy rendezi át magát az anyagot, hogy kiszámítást végez. A Neumann-architektúra ezt valósítja meg, és Turing elméleti univerzális kiszámításához megadta a műszakilag megvalósított univerzális számítógépet. Az elme nem tud elvégezni összetett, nagyméretű kiszámításokat, de most már egyre nagyobb méretekben el tudja végeztetni. A gép számára nincs jelentése, milyen kiszámítást végez, a program készítője ismeri a kiszámítás jelentését. Itt jutunk el az információ hordozóinak kérdésköréhez. A kiszámítás gépeinek fejlődésével egyidőben a gépek által elérhető, és feldolgozható formációk készlete is forradalmi ütemben fejlődött. A jelsűrűség, elérési idők, adattároló kapacitások, adatátviteli kapacitások, instrumentális felvételek lehetővé tették, hogy az emberiség felhalmozódó formációkészletének döntő részét a Digtális Univerzumba szervezze. A DU adatszférája másfél évente kétszereződik, elérte a Zettabyte tartományt. Az emberiség infoszférája új korszakába lépett.

A legutóbbi, két évszázada tartó fejlődés során az instrumentális felvételekkel, különféle kamerákkal már formáció készül az észlelésről, ami tárolható, továbbítható, digitalizálható. Majd a kiszámítás elvégeztetése az anyag önátrendezésével lehetőséget ad az így keletkező digitális formációk emberi tudatok nélküli átalakítására. Ez a lehetőség korszakunk meghatározója; ezzel új, mesterséges aktív gépezet került be az infoszféra világába. Az új műtárgy, a számítógép (computing machinery) különlegessége az, hogy az általa átalakított anyag „csak” formáció. Ez egyben azt is jelenti, hogy csak a formációhoz rendelt megfelelő jelentés esetében hasznosul, válik információvá. A hozzárendelés megoldása az informatika kihívása, feladatrendszere. Itt húzódik a döntő különbség a számítógép és az agy között: az agy által használt belső formációk világa jelentések egymásra épülő komplex rendszerét alkotja. Lisa Feldman Barret [7] ezt így jellemzi a „Mind Issue” kötetének bevezető cikkében, „How your brain is made”:

„Amikor az agy emlékezik, újra létrehozza a múlt darabjait, és akadálytalanul egyesíti őket. Ezt a folyamatot „emlékezésnek” nevezzük, de valójában összeszerelés. Valójában az agyad ugyanazt az emléket (vagy pontosabban azt, amit ugyanazon emlékként él meg) minden alkalommal más és más módon konstruálja meg. Itt nem az emlékezés tudatos élményéről beszélek, mint például a legjobb barátod arcának felidézése vagy a tegnapi vacsora. Arról az automatikus, tudattalan folyamatról beszélek, amikor egy tárgyra vagy szóra nézünk, és azonnal tudjuk, mi az.”

Az információ, konkrétabban a formációk hasznosulása, felhasználása, átalakítása, feldolgozása sokáig emberi tudatokon keresztül történt. Ezen a téren hozott forradalmi változást a digitális világ és a kiszámítás gépesítése. Az infoszférában két formációkészlet létezik: a tudatokon kívül létező, fizikailag megjelenő formációk készlete, és az egyéni tudatok készletei. A megoldandó állandó feladat: hogyan lehet a fizikai formációkészletből információhoz jutni? A feladat megoldásában két korszak határolható el: a kiszámítás előtti korszak, és a kiszámítás utáni korszak.

Kiszámítás előtt az alapmegoldás: meg kell találni a megfelelő formációkészletet, észleni kell, és ki kell nyerni a szükséges információt – meg kell érteni a formációt. Van a mindennapi formációáradat, ami mindenkit elér. Ez mások által létrehozott formációkat tartalmaz, nagy részük mindennapi észlelésekről, eseményekről szól. A fontosabb kategória a nem azonnali fogyasztásra szánt formációk létrehozása. Ezeket a formációkat létrejöttüktől kezdve valameddig fizikailag létező hordozók tartalmazzák. Ezek a formátum-repozitóriumok. (Könyvtárak, gyűjtemények, nyilvántartások, levéltárak stb.) Hogyan lehet egy kérdéshez tartozó formációt (formációkészletet) megtalálni, elérni? Újabb szint kell: a tárolt formációkról elérési, tartalmi összefüggésekre vonatkozó formációk kellenek. Ezek is hozzáadódnak a formációhordozók készletéhez. Erre a feladatra bontakozott ki a klasszikus könyvtár- és információtudomány. (Library and Information Science).

A kiszámítás utáni korszakban eljutottunk odáig, hogy a külső formációk döntő, és egyre növekvő hányada digitálisan létezik valahol a világhálóra kapcsolódó számítógépes rendszerekben. Kiépült a Digitális Univerzum, benne az International Data Corporation tanulmányának [6] újabb elnevezése szerint az adatvilágot jelentő adatszférával. Az adatszféra mérete – tulajdonképpen a digitálisan tárolt formációk mennyisége a tanulmány szerint: „Napjainkban több mint 5 milliárd fogyasztó lép kapcsolatba az adatokkal naponta – 2025-re ez a szám 6 milliárd lesz, vagyis a világ lakosságának 75%-a. 2025-ben minden csatlakoztatott személynek legalább egy adatkapcsolata lesz 18 másodpercenként. Ezen interakciók nagy része a világon összeköttetésben álló milliárdnyi IoT-eszköznek köszönhető, amelyek várhatóan több mint 90 ZB adatot hoznak létre 2025-ben. Az adatvezérelt világ mindig bekapcsolt lesz, mindig nyomon követ, mindig monitoroz, mindig lehallgat és mindig figyel, – mert mindig tanulni fog. Amit véletlenszerűségnek tekintünk, azt a kifinomult mesterséges intelligencia algoritmusai fogják a normalitási mintázatokba kötni, amelyek új és személyre szabott módon hozzák el a jövőt.”

A másik „gépezet” nem változott, de kutatása a tudomány egyik legnagyobb kihívása. Az agy, elme és a tudat modellezését erősen befolyásolta a kiszámítási világ kiteljesedése. A számítógépes metafora szerint az agy a hardver, az elme pedig a szoftver. Külön agymodellezési filozófia az agy kiszámításos elmélete, vagy az agy működésének szimulálása. Érdemes megemlíteni az elmúlt évek két agykutatási megaprojektjét. Az összefoglaló az MIT TR Emily Mullin [8] cikke alapján készült:

Az amerikai Brain Activity Map projekt célkitűzése az volt, hogy egyszerre mérjék valamennyi neuron kapcsolatait és tüzelését, és így összetett gondolatok képéhez jussanak. Neurális és nanotechnológiák együttes használatára épült. 2013-ban indult, mint központi Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies (BRAIN) iniciatíva. Az eredeti célt messze nem érte el. A közel 8 milliárd USD költségű megaprojekt inkább az agy kutatási eszközeinek fejlesztésében mutatott fel értékes eredményeket. Továbbra is csak néhány száz neuron együttes működésének felvételére képesek, szemben az eredeti teljes 86 milliárd neutron megfigyelésével. A projekt 2026-ig folytatódik. A másik a 2013-ban az EU zászlóshajó projektjeként 1,3 milliárd EUR támogatást nyert agyszimulátor projekt. A terv 10 év alatt a teljes agy háromdimenziós sejtszintű, minden sejtkapcsolatot tartalmazó digitális modelljének építése volt. A teljes, globális szimulációs tervet már feladták, 2023-ig részekre vonatkozó szimulációs modellek készülnek. A globális modellek felépítése még várat magára.

Visszaértünk Neumann neuronokból való építkezéséhez. Az új célok nagyratörők: a teljes neurális hálózat megismerése a cél. Neumann memóriára megfogalmazott kérdése ezen belül továbbra is nyitva ál. Nincs még magyarázat a tudat, öntudat mibenlétére. Az agy, mint automata nemcsak kiszámítási feladatokat hajt végre a benne lévő vagy belépő formációkon, hanem hozzáférhetővé teszi a jelentésüket is. Folyamatosan információs események játszódnak le benne. Ezzel nagyon eltér a számítógépek működésétől.

Az információelméleti, pontosabban az információ hordozóira és az információs eseményekre alapuló szemléletem alapján úgy gondolom, hogy az agy folyamatosan új és új formációkat épít a folyamatosan érkező ingerületekre, impulzusokra, és a korábbi észlelések formációival összevetve értelmezi, raktározza a jövő számára. Úgy tekinthető, hogy rendkívül komplex szemantikus hálót épít fel, egymásra épülő jelentési rétegek, hálók dinamikus világát sejteti. Ebben a belső szemantikus világban reprezentációk keletkeznek a nyelv kívülről beáramló mesterséges formációihoz is. A nyelvi jelekre való kódolás-dekódolás feladatát elsajátítjuk, és lényegében erre épül az infoszférában a külső hordozókon mesterségesen létrehozott formációk használata. A (tudatos) gondolkodásunkat igen nagy arányban a nyelvi formációkon, formációkkal végezzük. A kódolás alapú nyelv kialakulása tette lehetővé a külső és belső formációk megegyezés alapú használatát. Agyunk önmagában és másokkal való együttműködésben való használatában az emberiség kiemelkedésnek ez a döntő mozzanata. Azonban ezekkel a kódokkal egy adott jelfinomságon és mennyiségen felül nem tudunk agyunkkal gazdálkodni. Ebben hozott áttörést a kiszámítás és a rendkívül finom jelfelbontásra épülő digitális világ. Az infoszféra építésének ezzel forradalmi új korszakába léptünk. Ne feledjük el, hogy a mindenkori infoszféra formációkészletéhez a mindenkori élő emberi tudatok az értelemzés, megértés hordozói.

Benczúr András

az MTA doktora, professor emeritus, ELTE IKT

Hivatkozások

[1] John von Neumann, „The Computer and the Brain.” (New Haven/London: Yale Univesity Press, 1958.), (Az első kiadás 1958-ban jelent meg Klara von Neumann előszavával. A 2000-ben megjelent második kiadás Paul Churchland és Patricia Churchland előszavát tartalmazza, amely Neumann nézeteit az akkori tudomány kontextusába helyezi. A 2012-ben megjelent harmadik kiadás Ray Kurzweil előszavát tartalmazza. ISBN 9780300181111.)

[2] Paul E. Ceruzzi „A history of Modern Computing”, The MIT Press, 1998.

[3] Benczúr András, „AZ INFORMÁCIÓ HORDOZÓIRÓL – AZ INFORMÁCIÓ ÚJ NÉZŐPONTBÓL, I. Információ, formációk, infoszféra”, Magyar Tudomány 182(2021)6, 717–731 DOI: 10.1556/2065.182.2021.6.1

[4] Benczúr András, „AZ INFORMÁCIÓ HORDOZÓIRÓL – AZ INFORMÁCIÓ ÚJ NÉZŐPONTBÓL, II. Információ, kiszámítás és informatika”, Magyar Tudomány 182(2021)7, 945–959, DOI: 10.1556/2065.182.2021.7.7

[5] Bach Iván, „Formális nyelvek”, Typotex, 2001 ISBN 9639132 92 6

[6] The Digitization of the World − From Edge to Core, IDC report 2018.

[7] Lisa Feldman Barret, „How your mind is made” (MIT Technology Review, Vol 124. No 5, 2021. The mind issue)

[8] Emily Mullin, „Big science has failed to unlock the mysteries of the human brain” (MIT Technology Review, Vol 124. No 5, 2021. The mind issue)