Задача кодировки коннектома

Если мы хотим загрузить полную эмуляцию мозга на компьютере или другом вычислительном устройстве, это предполагает, что мы должны реплицировать все нейроны и их связи. Необходимо восстановить нейрон со всеми функциями, важными для мышления. На английском это обсуждается в контексте «Whole brain emulation».

Метод 1

• За идентификатор нейрона берем натуральное число от 1 до 87000000000
• Для того, чтобы вместить произвольный идентификатор нейрона $id^{n}$ потребуется как минимум 5 байт (максимально возможное число - 1.099.511.627.776 (более 1 триллиона))
• Записываем не сами идентификаторы, а связи между нейронами, что представляет из себя наборы пар идентификаторов нейронов $(id_{1}^{n},id_{2}^{n})$.
• Каждая пара для записи потребует, как минимум 5 + 5 = 10 байт.
• Общее количество пар - около 100 триллионов ($10^{14}$), следовательно общий объем памяти: $10\times 10^{14}=10^{15}$ Б или ~1 Пб
• Дополнительно надо связать концевые нейроны (моторные, секреторные и сенсорные нейроны) с закодированными факторами внешней среды. Пусть количество факторов равняется количеству концевых нейронов, тогда для записи каждого из них будет достаточно тех же 5 байт. Из этого следует, что еще одного петабайта будет достаточно для фиксации всех связей нейронов с внешней средой. Само описание внешней среды пока опустим, возможно, оно может быть высчитано исходя из паттернов связей самих нейронов.
• Итого, в сумме получается необходимо иметь 2 Пт компьютерной памяти для сохранения коннектома (и возможно личности) человека.

Темы для проверки

Тип связи нейронов

Примеры:

• аксон-аксон (а так бывает? Прим. Experimentalist)
• аксон-дендрит
• аксон-тело (здесь можно уточнить про то, что это не тело, а какой-то тип клетки. Прим. Experimentalist)
• аксон-шипик (а какой здесь англотермин? Прим. Experimentalist)
• и дендрит-дендрит (а так бывает? Прим. Experimentalist)

Геометрическая структура

Данный уровень сложности получается, если абсолютно каждый нейрон:

• Делает вклад в сложную формулу, по которой можно «расчитать сознание»
• Меняет свои соединения достаточно часто, чтобы его вместе с группой окружающих нейронов нельзя было свести к более простой математической формуле, вычисляющей результат

Вполне возможно, что рост, развитие и роль групп нейронов можно предсказать и провести расчёты более оптимальным образом при наличии данных. Вполне возможно, что для современных трансгуманистов это будет влиять на выбор между загрузкой сознания и крионированием.

Одной из теорий развития групп нейронов в зависимости от геометрии являются динамические нейронные поля (DNF, Wilson, Cowan, Amari and Taylor). Они рассмотрели развитие этих групп в пространстве и времени в зависимости от частоты срабатывания.

Расчёт от Isaac Arthur

Mind Uploading

100000000000 нейронов.

Whole Brain Emulation: A Roadmap

Whole Brain Emulation A Roadmap, Anders Sandberg, Nick Bostrom, 2008.

Future of Humanity Institute, Oxford University.

The Prospects of Whole Brain Emulation within the next Half-Century

https://www.researchgate.net/publication/269477453_The_Prospects_of_Whole_Brain_Emulation_within_the_next_Half-_Century

Ссылки

KurzweilAi — Neuroscientists devise scheme for mind-uploading centuries in the future

Nectome — The case for glutaraldehyde: structural encoding and preservation of long-term memories