מחשוב קוגניטיבי – מחשב המחקה את פעולת המוח

מחשוב קוגניטיבי

מה זה מחשוב קוגניטיבי (cognitive computing)? שאלה טובה.

האם זה רשתות נוירונים או אינטליגנציה מלאכותית? לא. לא לזה הכוונה. מדובר בנוירונים ובסינפסות אבל הרעיון המרכזי שעומד מאחורי המושג הוא הנדסי פרופר: הנדסת מכונות אינטליגנטיות כגון המחשבה, וזאת על ידי הטכניקה שידועה בשם “הנדסה חוזרת” של הבנה, הדינמיקה, התפקוד וההתנהגות של המוח. ויותר מזה מדובר בלוגיקה שונה לחלוטין. מכירים את המשפט: “איפה שכחתי את המפתחות שלי?” האם מחשב יוכל למצוא עבורכם את המפתח? כרגע לצערנו לא… ישנן פעולות שעכבר מסוגל לבצע אותן והמחשב… לא! השאיפה היא כיום ליצור מחשב שיהיה מסוגל לפעול קודם כל כמו המוח של חתול. אחר כך נתקדם הלאה למוח מפותח יותר. ברוכים הבאים לעולם הננוטכנולוגיה שנפגשת עם עולם הקוגניציה והכל בגודל של הנוירון. אם כן, הננוטכנולוגיה, מדעי המוח ומדעי המחשב חברו יחד ומה יצא? מכונה חושבת כמו המוח. כלומר… לפחות כך מקווים ב-IBM שיצא בסוף מהפרויקט…

 

לראשונה אם כן השאיפה היא לבנות מחשב המחקה את פעולת המוח בעזרת שלוש פריצות דרך שאירעו לאחרונה במדעים:

1)     פריצות דרך בקוגניציה בהבנת המוח: מדעי המוח.

2)     טכנולוגית מחשבי העל – היכולת ליצור סימולציות בזמן אמת של רשת נוירונים וסינפסות שבמוח של עכבר.

3)     ננוטכנולוגיה – בניית מבנים בצפיפות הנוירונים והסינפסות שבמוח אמיתי – בערך 10 מיליארד בכל סנטימטר מרובע.

IBM wins funding for ‘brainy’ computer

בנובמבר השנה ענק המחשבים IBM זכתה במענק ממשלתי ממשרד ההגנה של ארה”ב הקרוי DARPA, כלומר: Defense Advanced Research Projects Agency שהוא הארגון המרכזי של הפנטגון שסייע לבנות את האינטרנט. גובה החוזה הוא 4.9$ מיליון. ומטרת הכסף היא להתחיל בשלב ראשון של מחקר על מחשוב קוגניטיבי – מה שבעיקרו בניית מחשבים שנועדו לחקות את האופן שבו המוח פועל. כלומר, הצורה שבה המוח חושב – מה שעומד בניגוד ללוגיקה ולתפישה הרגילה של המחשבים.

IBM gets DARPA cognitive computing contract

IBM and several university partners have gotten a DARPA grant to work on a cognitive computing project designed to simulate the brain’s sensation, action, interaction, perception and cognition abilities. At the same time, the project’s leaders will be attempting to recreate the brain’s low-power consumption and size.

(Credit: IBM)

 

מחשבים מצטיינים במשימות מסובכות כאשר הם פועלים לפי כללים ברורים ובתחומי הלוגיקה הברורה (לוגיקה בוליאנית). לעומת זאת כאשר מדובר בלוגיקה מעורפלת (“פאזי לוג’יק”), בעיות בלוגיקה מעורפלת, משימות שדורשות אסטרטגיה, תחושה, מגע, למידה, כמו מציאת משהו שהוא לא במקומו: שכחתי את המפתחות שלי היכן שהוא, לא זוכר היכן המכונית שלי… ישנה בעיה. כאן בדיוק המקום למחשוב הקוגניטיבי ולצומת החדשה: התקדמות במחשוב-על, התקדמות במדע הננוטכנולוגיה והתקדמות בנורו-מדע (מדעי המוח).

המחשבים החדשים יפעלו ויחקו את אופן התפעול של הפרדיגמה שקרויה “מוח”, והם יעבדו כמויות אדירות של נתונים. המאמץ – שהוא כמובן עדיין בחיתוליו – יכול להוביל למכונות חישוב שתוכלנה לעבור במהירות הבזק על כמויות גדולות מאוד של נתונים ומידע ולהגיע להחלטות. כאשר למחשבים כאלה זורם שטף מידע כמעט אינסופי, הם ילמדו לדלות מהנתונים האלה את העובדות המכריעות הרבה יותר מהר.  

והרי כבר צעדנו צעד אחד למחשוב קוגניטיבי הלא כן? הפנים של המחשב נראה כמו רשתות נוירונים, מעין מפת דרכים של מעגלי אלקטרונים. אבל בכל זאת המוח הוא מורכב. המוח פועל על ידי זה שהוא כל הזמן יוצר, מנתק ומושך את החיבורים הסינפטיים בין הנוירונים.  

סגן נשיא IBM מרק דין אומר, ש”המחשבים כיום מאוד טובים בחישוב, אבל מה שאנחנו באמת זקוקים לו, הוא דרך יעילה יותר לסינון המידע”. אומר דין, “מודל על פי אופן פעולתו של המוח עשוי להיות הדרך היעילה לבניית הרמה הבאה של מנועי מחשוב”.

IBM ממוקמת בארמונק שבניו יורק. בעזרת המענק שהיא קבלה מהפנטגון היא מתכננת לעבוד עם חוקרים מחמש אוניברסיטאות מארה”ב על הפרויקט של מחשוב קוגניטיבי. המחקר יביא יחד נוירו-ביולוגים, מדעני מחשב ומדעני חומרים וגם פסיכולוגים. תוך שיתוף הפעולה הזה IBM תפתח מעגלים ברמת הננו שביכולתם לנוע בהתאם לסיגנלים שעוברים דרכם בהתאם לסימולציות של מחשבי-על של נוירונים. ראשית הקבוצה תנסה ליצור מערכת אלקטרונית שמתנהגת בהתאם למה שהסימולציות עושות. שנית, הקבוצה רוצה ליצור מערכת ברמת מורכבות של מוח של חתול. כרגע קבוצות של מדעני מוח עבדו עם חיות וחקרו את הפעולות הפנימיות של הנוירונים והסינפסות שמחברות ביניהם ויצרו דיאגראמות רשתות עבור מוחות פשוטים.

 

מחשבי-על יכולים ליצור סימולציה עד לרמת מורכבות של יונקים קטנים, תוך שימוש בידע ממחקר ביולוגי. כמו למשל מוח של עכבר שמורכב מ-55 מיליון נוירונים וחצי טריליון סינפסות. עתה נותרה הבעיה כיצד לעבור לשלב שבין הסימולציה ליצירת הרכיבים האלקטרונים האמיתיים שהם אלה שמתפקדים כמו המוחות האלה עצמם? הם הרכיבים שבנויים על בסיס הננוטכנולוגיה. למעשה רק לאחרונה הטכנולוגיה בכלל הגיעה לשלב שבו מבנים יכולים להבנות כך שהם מתאימים לצפיפות הנוירונים והסינפסות שבמוח אמיתי – בערך 10 מיליארד בכל סנטימטר מרובע.

עד כה חוקרים השתמשו בקוד מחשב שקרוי רשתות נוירונים כדי לייצג חיבור נוירונים. ניתן לתכנתם כדי לפתור בעיה מסוימת – התנהגות שנראית דומה ללימוד. אבל רשתות נוירונים ואינטליגנציה מלאכותית מהנדסות פעילות קוגניטיבית במטרה לבנות אלגוריתם ולהשיג את המטרה הקוגניטיבית שהוצבה מראש.

לעומת זאת מחשוב קוגניטיבי מביט על הבעיה בכלל בצורה חדשה. מחשוב קוגניטיבי בעקרון לא נשען על אלגוריתם מסוים מתוכנת מראש. קודם כל מחפשים אלגוריתם כללי לפתרון בעיות ואחר כך מציבים ופותרים את הבעיות. הקבוצה מחפשת כך להנדס מעגל אלקטרוני ברמת הננו שמדמה את המוח שבעזרתו ניתן לפתור מגוון של בעיות ותפקידים: מעגל ננו שיהיה רשת סינאפטית, קשרים בין נוירונים. כאשר קודם מציבים את המעגל לפתרון הבעיות, המחשב כך מקווים יוכל לפתור בעיות בהתבסס על ניסיון, ליצור זיכרון מבעיות קודמות ולפתור בעיות על בסיס חשיבה. הוא לא יהיה מתוכנן כל פעם לפתור בעיה מסוימת, אלא הוא יהיה ממודל – כך שואפים להגיע ב-IBM – לפתור בעיות ביעילות ובעוצמה כמו המוח האנושי. שינוי תפישה.

חברת IBM סירבה לומר מתי ייוצרו המחשבים המתקדמים כי המחקר עדיין חדש. המימון מכסה רק את השלב הראשון של המחקר. המטרה הסופית היא לבנות מחשב בעל יכולות של מוח אנושי, למרות ש”אפילו מחשב בעל היכולות של מוח של עכבר יהיה הצלחה”, אמר דרמנד מודה מפרויקט סן חוזה מקליפורניה, מנהל היוזמה של המחשוב הקוגניטיבי של IBM. הוא תאר את הפרויקט כ”חיפוש להנדס את המוח על ידי הדסה חוזרת של המוח”. והוא הוסיף, “זו חקירה כמו דורותי שמחפשת אחר ארץ עוץ”.

הבעיה היא שהמוח הוא מאוד מורכב, יותר מכפי שאפילו ניתן לדמיין. ויתכן שלא נוכל בכלל לדגם אותו ולמדל אותו (דהיינו ליצור לו מודלים) מתמטית על ידי מדע חישובי ומחשבי. יחד עם זאת ישנם שלבי ביניים בדרך שיכולים להוביל לפריצות דרך טכנולוגיות ולגילויים קטנים: למוצרי מחשב חדשים, לתוכנות חדשות ואף לחיישנים חדשים וכדומה.

וכך IBM באמת אולי תוכל לשוב להצלחה של שנת 1981 לשנה בה היא יצאה עם המחשב האישי הראשון וגרמה למהפכה – ובאופן אירוני היא הולכת לעשות זאת על ידי…. הנדסה חוזרת (התהליך שהפיל אותה מהמונופול בשוק המחשבים האישיים). כמובן, שהפעם המובן של הנדסה חוזרת הוא מובן חצי שאול… J

בכל מקרה דרמנד מודה מצא ראשי תיבות לשם IBM: Intelligent Business machines

 

 

Advertisements