Ο εγκέφαλός μας λειτουργεί με 20 watt

Αυτός ο ένας νευρώνας συνδέεται με περίπου 7.000 άλλους. Ο εγκέφαλός σας έχει 86 δισεκατομμύρια από αυτούς. Κάντε τους υπολογισμούς και θα βρείτε περίπου 100 τρισεκατομμύρια συνδέσεις μέσα στο κεφάλι σας. Περισσότερες συνδέσεις από άστρα σε 1.500 γαλαξίες.

Και κάθε σημείο σύνδεσης είναι πολύ πιο περίπλοκο από ό,τι περίμενε κανείς. Ένα εργαστήριο του Στάνφορντ διαπίστωσε ότι κάθε σύνδεση περιέχει περίπου 1.000 μικροσκοπικούς διακόπτες που μπορούν να αποθηκεύουν μνήμες και να επεξεργάζονται πληροφορίες ταυτόχρονα. Έτσι, ο εγκέφαλός σας λειτουργεί περίπου 100 τετράκις εκατομμύρια διακόπτες αυτή τη στιγμή, ενώ διαβάζετε αυτήν την πρόταση.

Το τρελό είναι ο λογαριασμός ρεύματος

Ο εγκέφαλός σας λειτουργεί με 20 watt. Αυτή είναι λιγότερη ενέργεια από το φως στο ψυγείο σας. Ο ταχύτερος υπερυπολογιστής στον κόσμο χρειάζεται 20 εκατομμύρια watt για να κάνει την ίδια ποσότητα ακατέργαστων υπολογισμών. Ένα εκατομμύριο φορές περισσότερη ισχύ για την ίδια έξοδο.

Δεν έχουμε ακόμη κατανοήσει πώς λειτουργεί κάτι από όλα αυτά. 

Τον Οκτώβριο του 2024, μια ομάδα εκατοντάδων επιστημόνων ολοκλήρωσε τη χαρτογράφηση κάθε σύνδεσης στον εγκέφαλο μιας μύγας φρούτων. Χρειάστηκαν έξι χρόνια και έντονη βοήθεια από την Τεχνητή Νοημοσύνη. Αυτός ο εγκέφαλος της μύγας είχε 140.000 νευρώνες. Ο δικός σας έχει 86 δισεκατομμύρια. Η Google και το Χάρβαρντ χαρτογράφησαν επίσης ένα κομμάτι ανθρώπινου εγκεφάλου πέρυσι, μια κουκκίδα μικρότερη από έναν κόκκο ρυζιού. Μόνο αυτή η κουκκίδα περιείχε 150 εκατομμύρια συνδέσεις και χρειάστηκαν 1.400 terabytes για να αποθηκευτεί. Ο επικεφαλής επιστήμονας είπε ότι η χαρτογράφηση ενός πλήρους ανθρώπινου εγκεφάλου σε αυτή τη λεπτομέρεια θα παρήγαγε τόσα δεδομένα όσα παράγει ολόκληρος ο κόσμος σε ένα χρόνο.

Ένα μικροσκοπικό σκουλήκι είχε χαρτογραφηθεί με τα 302 εγκεφαλικά του κύτταρα το 1986. Σχεδόν 40 χρόνια αργότερα, οι επιστήμονες εξακολουθούν να μην μπορούν να εξηγήσουν πλήρως πώς ο εγκέφαλος αυτού του σκουληκιού το κρατά ζωντανό. 

Ο εγκέφαλός σας έχει 86 δισεκατομμύρια από αυτά τα κύτταρα, το καθένα συνδεδεμένο με χιλιάδες άλλα, κάθε καλώδιο γεμάτο με χίλιους διακόπτες, όλα αυτά να λειτουργούν με λιγότερη ενέργεια από μια λάμπα.

Η μηχανική πλευρά 

Έτσι, ο εγκέφαλος είναι παράλογα αποτελεσματικός. Φυσικά, όλοι προσπαθούν τώρα να τον αντιγράψουν. Τρεις ξεχωριστές φυλές συμβαίνουν ταυτόχρονα και μόλις που επικαλύπτονται.

Η Race 1 αναπτύσσει τσιπ υπολογιστών που λειτουργούν σαν νευρώνες και όχι σαν παραδοσιακοί επεξεργαστές. Οι κανονικοί υπολογιστές σπαταλούν το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειάς τους μεταφέροντας δεδομένα μεταξύ δύο ξεχωριστών σημείων: του μέρους που αποθηκεύει πληροφορίες και του μέρους που κάνει υπολογισμούς. Ο εγκέφαλός σας δεν το κάνει αυτό. Κάθε σημείο σύνδεσης αποθηκεύει μνήμη ΚΑΙ επεξεργάζεται πληροφορίες στο ίδιο σημείο. Η Intel κατασκεύασε το μεγαλύτερο σύστημα εμπνευσμένο από τον εγκέφαλο μέχρι σήμερα, που ονομάζεται Hala Point. Χωράει 1,15 δισεκατομμύρια τεχνητούς νευρώνες σε ένα κουτί στο μέγεθος ενός φούρνου μικροκυμάτων. Σε ορισμένες εργασίες, λειτουργεί 20 φορές πιο γρήγορα από έναν ανθρώπινο εγκέφαλο. Αλλά εξακολουθεί να χρησιμοποιεί 2.600 watt. Συγκρίνετε αυτό με τα 20 του εγκεφάλου. Η IBM και η BrainChip χρησιμοποιούν τις δικές τους εκδόσεις αυτού. Το χάσμα μειώνεται, αλλά εξακολουθεί να είναι τεράστιο.

Η Race 2 είναι αυτή που γίνεται περίεργη. Αντί να κατασκευάζουν τσιπ που μιμούνται νευρώνες, ορισμένα εργαστήρια χρησιμοποιούν απλώς πραγματικούς ζωντανούς νευρώνες. Μια αυστραλιανή νεοσύστατη εταιρεία που ονομάζεται Cortical Labs καλλιέργησε περίπου 800.000 ανθρώπινους νευρώνες σε ένα τσιπ πυριτίου το 2022 και οι νευρώνες έμαθαν μόνοι τους να παίζουν Πονγκ μέσα σε λίγα λεπτά. Χωρίς κώδικα. Χωρίς δεδομένα εκπαίδευσης. Απλώς κύτταρα που σκέφτονται ένα παιχνίδι. Τον Μάρτιο του 2025, λάνσαραν ένα προϊόν που ονομάζεται CL1, ένα κουτί που συνδέει νευρώνες που καλλιεργούνται σε εργαστήριο με ηλεκτρόδια. Κοστίζει 35.000 δολάρια. Μια ελβετική εταιρεία που ονομάζεται FinalSpark προχώρησε ένα βήμα παραπέρα, φιλοξενώντας μικροσκοπικά σμήνη νευρώνων στο cloud, ώστε οι ερευνητές να μπορούν να νοικιάσουν πρόσβαση μέσω του διαδικτύου. Μια ομάδα του Πανεπιστημίου της Ιντιάνα δημιούργησε κάτι που ονομάζεται Brainware που έφτασε την ακρίβεια 78% στην αναγνώριση ομιλίας και μείωσε τον χρόνο εκπαίδευσης κατά 90% σε σύγκριση με τους κανονικούς υπολογιστές. Τα ηθικά όρια εδώ είναι πραγματικά άλυτα. Τριάντα επιστήμονες δημοσίευσαν μια κοινή επιστολή αντικρούοντας τους ισχυρισμούς ότι αυτά τα σμήνη νευρώνων δείχνουν σημάδια επίγνωσης. Κανείς δεν συμφωνεί για το πού βρίσκεται το ηθικό όριο ή ακόμα και για το πώς να το μετρήσει.

Η Race 3 αφορά την αντιγραφή του λογισμικού του εγκεφάλου και όχι του υλικού του. Ένας λόγος για τον οποίο ο εγκέφαλος είναι τόσο αποτελεσματικός είναι ότι μόνο περίπου το 1-1,5% των νευρώνων σας ενεργοποιούνται σε οποιαδήποτε δεδομένη στιγμή. Είναι ένα απίστευτα αραιό σύστημα. 

Η περισσότερη Τεχνητή Νοημοσύνη σήμερα κάνει το αντίθετο

Όλα ενεργοποιούνται, συνεχώς, καταναλώνοντας ενέργεια. 

Το Ευρωπαϊκό Πρόγραμμα Ανθρώπινου Εγκεφάλου (μια 10ετής πρωτοβουλία που ολοκληρώθηκε το 2023) ανέπτυξε δύο τσιπ, το BrainScaleS και το SpiNNaker, που μιμούνται το αραιό μοτίβο ενεργοποίησης του εγκεφάλου. Το BrainScaleS χρησιμοποιεί αναλογικά κυκλώματα αντί για ψηφιακά, τον ίδιο τύπο ηλεκτρικών σημάτων που χρησιμοποιούν στην πραγματικότητα οι νευρώνες. Τα πρώτα αποτελέσματα έδειξαν 100 φορές εξοικονόμηση ενέργειας σε σχέση με τα παραδοσιακά τσιπ. Το TDK και η Γαλλική Επιτροπή Ατομικής Ενέργειας κατασκευάζουν κάτι που ονομάζεται spin-memristors που συνδυάζουν τη μνήμη και την επεξεργασία σε μία συσκευή, χρησιμοποιώντας την ίδια αρχή που χρησιμοποιεί ο εγκέφαλος στη μικρότερη κλίμακα που έχει δοκιμάσει κανείς μέχρι στιγμής.

Συνεχώς επιστρέφω στην ίδια σκέψη. Ξοδέψαμε δεκαετίες κατασκευάζοντας συστήματα Τεχνητής Νοημοσύνης που μπορούν να μας νικήσουν στο σκάκι, να γράψουν δοκίμια και να δημιουργήσουν εικόνες. Συλλογικά, καταναλώνουν γιγαβάτ ηλεκτρικής ενέργειας. Και η απάντηση για να γίνουν βιώσιμα μπορεί να βρίσκεται στα ίδια 1,4 κιλά υγρού χαρτομάντιλου που οδήγησε στο πρόβλημα εξαρχής.

Γεωδίφης με πληροφορίες από τον Anish Moonka

περισσότερα,

https://x.com/anishmoonka/status/2032864616628600855?s=20

https://x.com/anishmoonka/status/2032930893346623658?s=20