"המטרה – להבין כיצד המוח פועל ולהפיק מכך גם תובנות לתחומים אחרים"

כך אמר אתמול פרופ' אילון ועדיה, ראש מרכז אמונד ולילי ספרא למדעי המוח באוניברסיטה העברית במפגש מועדון השבבים שעסק בסוגיה: שבבים קוגניטיביים וממשק מוח מכונה –  מדע בדיוני או מציאות מתהווית ?

"המטרה – להבין כיצד המוח פועל ולהפיק מכך גם תובנות לתחומים אחרים" כך אמר אתמול פרופ' אילון ועדיה,, ראש מרכז אמונד ולילי ספרא למדעי המוח באוניברסיטה העברית במפגש מועדון השבבים שעסק בסוגיה: שבבים קוגניטיביים וממשק מוח מכונה – מדע בדיוני או מציאות מתהווית?

חקר המוח אינו תחום חדש, פרופ' ועדיה בעצמו עוסק בו מאז החל את הקריירה האקדמית שלו לפני 50 שנה, אבל בשנים האחרונות התחום המכונה ממשק מוח מכונה (BRAIN MACHINE INTERFACE) צובר תאוצה, ובימים אלה מוקם באוניברסיטה העברית מרכז חדש לחקר המוח: "זה יהיה בניין הייטק, שבתוכו יהיו כל האמצעים הכי חדשנים שאפשר לעבוד עליהם כדי לעבוד על מדעי המוח בגישה המשלבת תיאוריות חישוביות, הנדסה וקישור בין המוח לרכיבים הללו של העולם, וזאת במטרה להבין את המוח באמצעים מתוחכמים שקיימים כבר היום ולהשרות מתוך המוח דרכים חדשות  לחישוביות במכונות, במחשבים."

"תאי המוח התגלו רק לפני 120 שנה. רק אז החל המוח האנושי להתחיל להבין ממה הוא עשוי כאשר סנטיאגו רמוני קחאל ראה לראשונה את תאי המוח במיקרוסקופ וצייר אותם.

כדי להמחיש את כושר העיבוד של המוח פירט פרופ' ועדיה מה נמצא בתוך קוביה של מיליטר מעוקב בתוך הקורטקס. לדבריו, יחידה כזו מכילה 50-100 אלף יחידות של תאי עצב, כל יחידה היא  CPU שלם שיכול לעבד מידע בצורות מאוד מיוחדות. בכל קוביה כזו יש גם מאה מיליון סינפסות – או יחידות קלט/פלט, כשלכל יחידה כזו יש כ-20 אלף קלטים ו-20 אלף פלטים. כמו כן מכילה כל קוביה כזו כ-4 קילומטרים של חוטים. במוח השלם (של כל אחד מאיתנו) יש 100 מיליארד יחידות עיבוד, 100 טריליון יחידות קלט/פלט (פי אלף מספר הכוכבים בגלקסית שביל החלב), ו-150 אלף קילומטרים של חוטים, כמעט ארבע הקפות של כדור הארץ בקו המשווה).

"היום מפתחים שיטות להדמיית הקישוריות בתוך המוח. יש לנו רעיונות של התחלת ההבנה האמיתית מהן עקרונות החישוב במוח, כיצד הוא מחשב מידע, כשאני מתאהב כיצד הוא מייצר את תהליך ההתאהבות ואת האשליה שהתאהבתי וכשאני קורא הוא נותן לי אשליה – שהיא פעילות חשמלית של תאי עצב."

בהמשך הראה פרופ' ועדיה כמה דוגמאות לכך שהמוח לא באמת מוכן לקבל את המציאות כפי שהיא אלא בונה את הקשר שלנו עם העולם לפי הנחות שיש לנו על העולם. כאשר אנו רואים פרצוף לדוגמה, המוח שלנו סורק את הפרצוף לאט מאוד – מאה אלפיות השניה, אבל אנחנו משווים זאת עם תבנית שכבר קיימת אצלנו כדי להקטין את משך זמן העיבוד.

"הנחת העבודה היא שהמציאות הפרטית של כל אחד מאיתנו אינה משקפת במדויק מציאות אמיתית אלא היא תוצר של שיח בין היצירתיות של המוח עם מרכיבים נבחרים מתוך מדדים של העולם החיצון. המציאות הפרטית נוצרת על ידי בניית מודל פנימי נלמד, המחשב את הי חסים בין ממצאיות המוח למדדים של מציאות העולם החיצון. הלמידה שלנו היא תהליך עדכון של המודל הפנימי."

"מערכת בקרה אדפטיבית המבוססת על חיזוי היא המקור ליצירתיות המופלאה של המוח." מדגיש פרופ' ועדיה, שהסביר באמצעות תרשים זרימה את תהליכי המשוב המתרחשים במוח מרגע קליטת המידע ועד להוצאת פלט מתאים (אני יכול לחזות מה יקרה אם אזיז את היד ושלח אותה לכוס היין – הכוס תתקרב לפה". אנחנו מקבלים פלט על מה שהתרחש בעבר וחוזים את העתיד באמצעות השלמת הצפוי ברמה הקוגניטיבית. אנו רוצים לייצר מכונות שידעו ללמוד כל כך מהר כמו המוח שלנו."

בהמשך הראה פרופ' ועדיה מספר דוגמאות לשימוש במחשב כדי לעקוף מגבלות של המוח, כך לדוגמה מחקר של פרופ' אמיר עמדי שהראה כיצד ניתן לתרגם מראות לקולות עבור עיוורים, וניסויים אחרים שמראים כיצד ניתן להריץ אלגוריתמים המזהים פעילות חשמלית בתוך המוח במהירות אדירה. כדי לעשות זאת יש צורך להכניס מיקרו שבבים לתוך רשתות העצבים ולהבין את הפעילות החשמלית שלה, וכך למשל לגרום לאדם או לקוף לשנות את פעילות במוח, או סתם לגלות מה המוח מתכוון לעשות. "אם אתה חולה, למשל סכיזופרן, אני רוצה להתערב ולשנות את פעילות המוח. אם המוח שלך בריא אבל מנותק מהיד, אני רוצה לקרוא מה המוח רוצה לעשות ולהפעיל את היד בהתאם."

"כבר כיום ניתן להחדיר מערכי חיישנים (Sensor Arrays) בגודל סיכה שמאפשרים לנכים להפעיל זרוע או רגל רובוטית באופן גולמי. אנחנו רק בתחילת הדרך. כדי להגיע למקומות רחוקים צריכים לשפר את שיטות השגת מידע מהמוח באמצעות שבבים שידווחו על בו זמנית הפעילות החשמלית מאלפי תאים – פתרון זה יגיע מתחום הננוטכנולוגיה – כמו שהגענו ממחשב בחדר שלם לאייפון, נגיע מאייפון לננו שבב בתוך המוח. התחום השני שבו נידרש לפעולה הוא תחום התמסורת האלחוטית: הוצאת כמה שיותר מידע מהמוח למחשב בפס רחב מאוד. המעבדים של היום כבר עומדים בעומס, אך עדיין קשה להעביר אליהם את כל המידע בזמן אמת. לדעתי בתחום זה נראה התקדמות רבה בחמש השנים הקרובות."
בתשובה לשאלה האם לא ניתן יהיה לנצל לרעה את מערכות השליטה במוח, השיב פרופ ועדיה: "כל טכנולוגיה ניתן לנצל לרעה אך צריך לזכור את מה שאמרו פרופ' אלברט איינשטיין ופרופ' ברטנארד ראסל לאחר השימוש בפצצת אטום במלחמת העולם השניה: "זכרו את האנושיות שלכם ושכחו את כל השאר."