המוח האנושי נחשב לגביע הקדוש של עולם הפיתוח הטכנולוגי ומהווה מודל מאתגר לחיקוי. עם זאת, מתברר שביכולות מסוימות דווקא מוחות אחרים בטבע, פרימיטיביים יותר, יעילים בהרבה. האם פריצת הדרך הטכנולוגית הבאה הסתתרה כל הזמן הזה מתחת לאפנו ולכפות רגלינו?

מזה דורות מנסים חוקרים ומדענים לפתח מחשב שישתווה ביכולותיו למוח. ואכן, מחשבים כיום הם מהירים וחזקים מאוד, ויכולים אף לספק לעיתים תוצאות דומות לאלו שמספק מוח אמיתי. אך הם עדיין חסרים את הפשטות האלגנטית והיעילה שבה המוח הביולוגי פועל על-מנת להגיע לאותן התוצאות. היכולת לשחזר אותה תהווה מהפכה אמיתית בעולם הטכנולוגיה.

זוהי בדיוק עבודתה של חוקרת המוח החישובי פרנסס ס. צ'אנס, שמקבלת השראה לא רק מהמוח האנושי: כך למשל, התבוננות סקרנית בטבע גילתה לה שלמרות מוחם הקטן והפשוט יחסית, לכמה מיני בעלי חיים יש מיומנויות מפותחות בהרבה משלנו הרלוונטיות לעולם המחשוב והטכנולוגיה.

בהרצאה מרתקת מבית TED משתפת צ'אנס כיצד חקר היכולות המדהימות של בעלי החיים, ובפרט חרקים, עשוי להוביל לפריצות דרך משמעותיות ואולי אף למהפכה הטכנולוגית הבאה, גם אם בזעיר אנפין.

אלגוריתמים מהטבע

חיפושיות זבל אפריקאיות מסוגלות לדחוף כדורי גללים הגדולים מהן פי שלושה בקווים ישרים ומדויקים, באופן שבני אדם יכולים רק לחלום עליו – ברוורס. נמלים ממדבר סהרה הן מומחיות בניווט ויכולת התמצאות גם לאחר שעברו יותר מקילומטר ללא כל אמצעי זיהוי בשטח – ותמיד יגלו את הדרך הקצרה ביותר בחזרה הביתה. שפיריות הן ציידות כה מצטיינות עד כדי כך שהן לוכדות בהצלחה כ-95% מהטרף שהן שמות להן כמטרה.

"החרקים האלה כל כך טובים בהתמחויות שלהם עד שמדעני מוח כמוני חוקרים אותם כמערכות מודל, ומנסים להבין איך מערכות העצבים של בעלי חיים פותרות בעיות מסוימות", מסבירה צ'אנס. "במחקר שלי אני מתחקה אחר המוחות הטובים ביותר שלביולוגיה יש להציע כדי להביא את הפתרונות האלה – של מחשבים".

"זמן התגובה של השפירית מרגע שהיא רואה את הטרף שלה משנה כיוון הוא בערך 50 אלפיות השנייה – חצי מהזמן של מצמוץ עין אנושית. המשמעות היא שהיא כנראה עושה את החישוב המורכב הזה באופן יעיל ומעורר השראה במיוחד".

בכדי לספר על עבודתה היא לוקחת את מוחה של השפירית ואת יכולותיה כמקרה בוחן. כששפיריות צדות, היא מסבירה, הן לא סתם עפות אל הטרף שלהן – הן מיירטות אותו. כלומר, הן מחשבות את מסלולו ואת מיקומו העתידי של הטרף שלהן, ולשם הן מכוונות.

בשביל לעשות זאת, הן צריכות לבצע חישוב שנקרא טרנספורמציית קואורדינטות – תרגום התנועה של אובייקט שהעין רואה – לתנועה שהגוף שלנו צריך לעשות על מנת להגיע לאותו אובייקט. צ'אנס מסבירה שזהו חישוב בסיסי שבעלי חיים מבצעים כדי לקיים אינטראקציה עם העולם: אנחנו עושים זאת באופן אינסטינקטיבי בכל פעם שאנחנו מושיטים יד למשהו.

מוחות קטנים, חישובים גדולים

הדבר המופלא אצל שפיריות הוא שהן מבצעות זאת במהירות מדהימה. זמן התגובה של השפירית מרגע שהיא רואה את הטרף שלה משנה כיוון הוא בערך 50 אלפיות השנייה – חצי מהזמן של מצמוץ עין אנושית. המשמעות היא שהיא כנראה עושה את החישוב המורכב הזה באופן יעיל ומעורר השראה במיוחד. אם לוקחים בחשבון את הזמן הדרוש לתאי העצב לבצע שלב חישוב יחיד (כ-10 אלפיות השנייה בקרב כל בעלי החיים), מגלים שבזמן קצר כל-כך יכולים להספיק להתבצע עד 4 שלבים חישוביים מלאים לכל היותר. לשם השוואה, זמן התגובה של בני אדם לגירוי חזותי הוא רבע שנייה שבה מתבצעים 25 שלבים חישוביים.

כיצד מצליחה השפירית לפשט ולקצר חישוב מורכב כל כך? זה בדיוק מה שצ'אנס חוקרת במעבדתה. בשלב הראשון צוות המחקר מנסה לזהות ולמפות אילו תאי עצב פעילים בזמן שהשפירית רואה את הטרף שלה זז.  "אלה הם ניסויים מתמשכים שבהם אנו שמים שפיריות חיות במציאות מדומה". מסבירה צ'אנס. "עכשיו, זה לא מעשי לשים משקפי VR על שפירית", היא אומרת לקול צחוקו של הקהל, "אז במקום זה, אנחנו מראים לשפירית סרטים של מטרות נעות, בזמן שאלקטרודה מתעדת פעילות דפוסים של נוירונים בודדים במוח". לאחר שיצליחו לזהות אילו תאי עצב אחראים לטרנספורמציית קואורדינטות, השלב הבא יהיה להבין איך בדיוק נוירונים אלה פועלים בשביל לבצע את החישוב.

חישובים כאלה הם אומנם בסיסיים ופרימיטיביים יחסית ליכולת האנושית, אך הם מגיעים לאותן התוצאות באופן חסכוני ויעיל הרבה יותר. לכן, אומרת צ'אנס, לא מדובר במחקר אזוטרי על בעלי חיים. "הדרך שבה נוירונים אלה מבצעים חישובים עשויה להיות שונה מכל דבר שקיים היום במחשב". מטרת המחקר, היא מסבירה, היא ליצור שבב מחשב שלא רק מגיע לאותן התוצאות כמו של מוחות ביולוגיים, אלא גם באותו האופן שמגיעים אליהן מוחות ביולוגים.

הרגע שבו הנורה נדלקת

איך זה ייראה בפועל?

חשבו למשל על רחפנים שמונעים על ידי מחשב זעיר בגודל מוחה של השפירית ומסוגלים ללכוד וליירט מטרות או להימנע מהן בזמן תגובה קצר כמוה; או על החלפת מערכת ה-GPS בטלפון שלנו במערכת שמבוססת על חיפושיות זבל או נמלים ויכולה לאתר ולהדריך במסלול האידיאלי בחזרה הביתה.

אם בכל זאת נחזור למוח ביולוגי נוסף – זה האנושי – נגלה שהוא חסכוני מאוד אנרגטית. בשביל להפעיל רשת של 86 מיליארד נוירונים, הוא זקוק לאותו ההספק כמו נורה אחת בעוצמה של 20 ואט בלבד. "עכשיו, תארו לעצמכם שכל המכשירים החכמים יהיו בעלי אותן דרישות הספק נמוכות במיוחד", אומרת צ'אנס. כיום, "הטלפון או השעון החכם שלכם כנראה צריכים טעינה כל יום. המכשיר החדש שלכם בהשראת המוח יהיה עשוי להזדקק לטעינה רק כל כמה חודשים, או אולי אפילו כל כמה שנים".

לסיום מצטטת צ'אנס את אמירתו של הפיזיקאי ריצ’רד פיינמן: "מה שאני לא יכול ליצור, אני לא מבין". הכוונה היא שהבנה עמוקה של משהו, משמעה היכולת לבנות או ליצור אותנו בעצמנו. מכאן שהעובדה שלא הצלחנו עדיין לבנות מחשב דמוי מוח ביולוגי מעידה על כך שאנו עוד לא מבינים אותו עד הסוף. על כן, שני תחומי המחקר משלימים זה את זה: מדעי המוח מנסים להבין את דרך פעולתו, ומדעי המחשב מנסים ליצור מערכת שפועלת כמוהו. יחד הם תורמים אחד לשני במסע לפיצוח סוד המוח הביולוגי.

תמונת כותרת: AgriTech / shutterstock

כתבות נוספות שעשויות לעניין אותך:

מה אפשר ללמוד מהחיה האנטי-סוציאלית הכי אינטליגנטית בטבע?

אתנחתא של טבע: כך היה נראה העולם לו היו לנו עיני שפירית

בינה מלאכותית מול אינטליגנציה רגשית – ידה של מי תהיה על העליונה?

עוד מרדיו מהות החיים:

קבלו תיקון – שי אביבי ושמואל שאול מקדישים שעה לבעלי החיים שסביבנו