Фізика майбутнього

Вони дослідили нейронні траєкторії, що керують пошуком їжі у круглих червів. Вони дослідили нейрони, що задіяні в прийнятті рішень у мишей. Вони виявили, що в дрозофіл лише два нейрони зумовлюють конкретну поведінку, а в мишей при прийнятті рішень активуються майже 300 нейронів.

Основні інструменти, які вони використовують, - це гени, що відповідають за виробництво певних барвників, а також молекули, що реагують на світло. Приміром, у медузи є такий ген, що виробляє зелений флуоресцентний протеїн. Крім того, існують різноманітні молекули - типу родопсину - які на світлі пропускають іони крізь мембрани своїх клітин. Отож, якщо посвітити світлом на ці організми, то це спричиняє конкретні хімічні реакції. Озброєні цими барвниками й хімічними речовинами, науковці змогли вперше в історії визначити нейронні мережі, що керують конкретними видами поведінки.

Отже, хоч гумористи й люблять висміювати тих науковців, які буцімто намагаються створити таких собі “дрозофіл Франкенштай- на” з дистанційним керуванням, правда полягає в тому, що науковці вперше в історії відстежують точні нейронні траєкторії мозку, що відповідають конкретним видам поведінки.

МОДЕЛЮВАННЯ МОЗКУ

Оптогенетика - це перший скромний крок. Наступний крок - реально змоделювати цілий мозок, застосовуючи найновіші технології. Є принаймні два підходи до розв’язання цієї колосальної задачі, що потребуватиме багато десятиріч наполегливої праці. Перший підхід - це зімітувати за допомогою суперкомп’ютерів поведінку мільярдів нейронів, кожний з яких з’єднаний із тисячею інших. Другий підхід - це реально виявити кожний нейрон у мозку.

Ключ до першого підходу - імітування мозку - простий: чиста комп’ютерна потужність. Чим більший комп’ютер, тим краще. Груба сила й прості теорії можуть бути ключем до розв’язання цієї грандіозної задачі. Комп’ютер, що, можливо, впорається з цим надскладним завданням, називається Blue Gene - один із найпотужніших комп’ютерів на Землі, який створила компанія IBM.

Я мав нагоду побачити на власні очі цього монстра-комп’ютера, коли був на екскурсії в Ліверморській національній лабораторії імені Е. Лоуренса, де розробляють водневі боєголовки для Пентагону. Це головна секретна лабораторія зброї в Америці, величезний комплекс площею 790 акрів, розташований у глибині сільської місцевості, з бюджетом 1,2 мільярда доларів на рік і штатом 6 800 працівників.

Це серце американської індустрії ядерної зброї. Щоб потрапити досередини, я мусив пройти через багато рівнів безпеки, оскільки це одна з найбільш засекречених лабораторій зброї у світі.

Нарешті, проминувши низку контрольно-пропускних пунктів, я зміг увійти до будівлі, де міститься комп’ютер Blue Gene компанії IBM, що виконує обчислення з приголомшливою швидкістю - 500 трильйонів операцій за секунду. Blue Gene виглядає доволі незвично. Він величезний, займає близько чверті акра і складається з багатьох рядів чорних сталевих корпусів, кожний близько 8 футів заввишки і 15 футів завдовжки.

Я ходив поміж цими корпусами з дивним відчуттям. На відміну від голлівудських фантастичних фільмів, де на комп’ютерах зазвичай блимають численні лампочки, крутяться диски, а в повітрі тріщать розряди електрики, ці корпуси були абсолютно беззвучні, й було видно тільки декілька крихітних лампочок. Я усвідомлював, що цей комп’ютер виконує трильйони складних обчислень, але я нічого не чув і не бачив, як він працює.

Мене цікавило те, що Blue Gene імітує процес мислення мозку миші, який містить близько 2 мільйонів нейронів (для порівняння: мозок людини містить 100 мільярдів нейронів). Змоделювати мислення миші складніше, ніж здається на перший погляд, оскільки кожний нейрон з’єднаний з багатьма іншими, і це утворює густу павутину з нейронів.