Science-Fiction wird Realität: Werden Wissenschaftler Computer entwickeln, die von menschlichen Gehirnzellen angetrieben werden? !

Prüfungsexperte: Zheng Yuanpan, Professor an der Zhengzhou University of Light Industry

Das Feld der künstlichen Intelligenz ist in letzter Zeit äußerst lebendig. Zahlreiche KI-Produkte (Künstliche Intelligenz), allen voran Chat GPT (Chat Generative Pre-trained Transformer), haben im Internet einen Hype ausgelöst und regen mit ihrer starken Leistung das Bewusstsein der Internetnutzer ständig an. Viele Menschen sind daher davon überzeugt, dass die Ära, in der KI die Welt verändern wird, anbricht.

Einige Wissenschaftler sind jedoch der Ansicht, dass die derzeitige Mensch-Computer-Technologie an einen Engpass gestoßen sei und die Entwicklung der KI dadurch eingeschränkt werde. Sie haben das Konzept der organoiden Intelligenz (OI) vorgeschlagen und erklärt, dass, wenn OI in Zukunft realisiert werden könne, es sehr wahrscheinlich sei, dass die „starke künstliche Intelligenz“ aus Science-Fiction-Filmen Wirklichkeit werde.

KI, GPT und starke künstliche Intelligenz

Bevor wir uns mit OI befassen, wollen wir zunächst über KI sprechen, die derzeit im Rampenlicht steht. KI steht für künstliche Intelligenz und wurde erstmals 1956 auf der Dartmouth-Konferenz offiziell vorgeschlagen. Es handelt sich dabei um eine Simulation des menschlichen Bewusstseins und Denkprozesses und ist für den Menschen ein Mittel, die Natur der Intelligenz zu verstehen. Professor Winston definiert KI als „die Lehre davon, wie man Computer dazu bringt, intelligente Aufgaben auszuführen, die früher nur Menschen erledigen konnten.“ Quelle: pixabay

Nach Jahrzehnten der Entwicklung hat KI in unserem Leben breite Anwendung gefunden. Rollen und Aufgaben wie der intelligente Sprachassistent auf Mobiltelefonen, die Gesichtserkennung, die häufig im Authentifizierungsprozess vorkommt, und der Informations-Push beim Surfen im Internet erfordern alle die Beteiligung von KI.

Auch in Hochtechnologiebereichen wie der medizinischen Versorgung, Logistik, Produktion und dem Transportwesen spielt es eine wichtige Rolle. Sogar in einigen Bereichen, in denen man allgemein davon ausgeht, dass KI den Menschen nicht ersetzen wird, wie etwa in der Malerei und Komposition, hat die KI bereits begonnen, Einzug zu halten. Der Grad der Vollendung ihrer Arbeiten ist erstaunlich und sie haben sogar einhelliges Lob von der Jury erhalten. KI-Arbeit „Space Opera“
Quelle: AI/Baidu Enzyklopädie

Ein Gemälde mit dem Titel „Space Opera“ gewann den Preis für digitale Kunst bei einem Kunstwettbewerb, der 2022 auf der Colorado State Fair stattfand. Das Gemälde wurde von einem lokalen Designer namens Jason Allen mithilfe künstlicher Intelligenz erstellt und anschließend mit Photoshop retuschiert. Der Gewinn dieses Werkes löste auch in der örtlichen Kunstszene erhebliche Kontroversen aus.
Die heutige künstliche Intelligenz benötigt zum Lernen und Trainieren große Datenmengen. Im Kontext des Big Data-Zeitalters ist die Entwicklung von KI schneller und bequemer geworden. ChatGPT, das in letzter Zeit im Internet explodiert ist, kann nicht von der Unterstützung großer Datenmengen getrennt werden. Quelle: Internetbilder

ChatGPT ist ein Deep-Learning-Modell zur Textgenerierung, das mit verfügbaren Internetdaten trainiert und auf GPT-4 aktualisiert wurde. Das Wissen von GPT-4 deckt fast alle Themen ab. Es kann Texte mit Standardgrammatik und strenger Logik generieren, Gemälde erstellen und sogar bei einigen schwierigen Prüfungen wie dem SAT (Scholastic Assessment Test, allgemein bekannt als amerikanische College-Aufnahmeprüfung) und der juristischen Prüfung extrem hohe Punktzahlen erzielen. Es ist so kraftvoll, dass es erstaunlich ist.

Derzeit befindet sich die gesamte künstliche Intelligenz noch im Stadium der schwachen künstlichen Intelligenz . Starke künstliche Intelligenz, auch als multiple Intelligenzen bekannt , bezieht sich auf künstliche Intelligenz, die über intellektuelle Integrität verfügt und zum autonomen Schlussfolgern und Denken fähig ist. Man geht davon aus, dass sie Wahrnehmung und Bewusstsein erzeugen kann und ein neues Ziel der KI-Entwicklung darstellt. Manche Menschen glauben, dass starke künstliche Intelligenz möglicherweise nie erreicht werden kann, doch die Entstehung des OI-Konzepts hat Hoffnung auf multiple Intelligenzen geweckt. OI ist möglicherweise in der Lage, eine vollständig leistungsstarke künstliche Intelligenz zu entwickeln, indem es die Struktur, Denkmuster, Lernmuster usw. des menschlichen Gehirns direkt simuliert.

Was ist OI?

Viele Menschen glauben, dass das Aufkommen von ChatGPT einen Meilenstein in der Entwicklung der künstlichen Intelligenz darstellt und eine rasante Entwicklung in der Branche einleiten wird. Einige scharfsinnige Wissenschaftler sind jedoch der Ansicht, dass die heutige Computertechnologie und die Technologie der künstlichen Intelligenz auf einen Engpass zusteuern – weil es für den Menschen schwierig geworden ist, mehr Transistoren auf Chips unterzubringen.

Tatsächlich ist das menschliche Gehirn für den Menschen das komplexeste intelligente System , und die Essenz der künstlichen Intelligenz besteht auch in der Simulation des Denkprozesses des menschlichen Gehirns. Ist es also möglich, direkt ein „Gehirn“ zu erschaffen?

Im Februar 2023 schlug das Team von Thomas Hartung an der Johns Hopkins University das Konzept der organoiden Intelligenz (OI) vor, um mithilfe dieser Theorie in Zukunft leistungsfähigere, effizientere und energieeffizientere Computerformen zu entwickeln.

Ein Organoid ist ein Organmodell, das einer Organ- oder Gewebequelle im Körper sehr ähnlich ist und in einem 3D-In-vitro-Zellkultursystem kultiviert wird. Obwohl es sich nicht um eine echte Orgel handelt, verfügt sie über einige Funktionen der Originalorgel.

Quelle: pixabay

OI verwendet eine ähnliche Technologie, um Gehirnzellgewebe in vitro zu kultivieren, und nutzt es als Kernhardware eines biologischen Computers – die CPU und die Grafikkarte. Anschließend wird es über Mikroelektrodenarrays und andere Mittel für Training und Berechnungen mit externen elektronischen Geräten verbunden.

Im Dezember 2022 verwendete das australische Biotech-Startup Cortical Labs menschliche Stammzellen, um die Differenzierung menschlicher Neuronen zu induzieren, und integrierte diese Neuronen mit Multielektrodenarray-Computern, um eine Kombination aus menschlichem Gehirn und Computer zu bilden. Anschließend ließen sie das Mikroelektroden-Array ein „Ping-Pong“-Spiel spielen, und die Neuronen lernten in nur fünf Minuten, wie das Spiel funktioniert. Ein künstliches neuronales Netzwerk ähnlicher Größe könnte 90 Minuten dauern.

Quelle: pixabay

Da die organoide Intelligenz auf biologischer Hardware basiert, ist einer der größten Fortschritte der geringere Stromverbrauch. Das zentrale Hardwaregerät von OI kann fast als ein weiteres Gehirn betrachtet werden und der Stromverbrauch des Gehirns ist extrem niedrig.

Der durchschnittliche Stromverbrauch des Gehirns eines Erwachsenen beträgt nur 20 W, während der Stromverbrauch der meisten KI-Server normalerweise bei etwa 10^6 W liegt. Einige Top-Supercomputer, wie beispielsweise der Supercomputer Sunway TaihuLight in meinem Land, verbrauchen bis zu 15,37 MW (Megawatt). Darüber hinaus verfügt OI auch über starke Deep-Learning-Fähigkeiten.

OI versteht Lernen besser als KI

Da OI über die Organisationsstruktur des menschlichen Gehirns verfügt, kann es „Lernen mit wenigen Stichproben“ erreichen und seine Fähigkeit, komplexe Probleme zu bewältigen, übertrifft die der herkömmlichen KI bei weitem. Wenn Sie eine einfache Sache erkennen möchten, benötigt das menschliche Gehirn nur etwa 10 Beispiele, um sie zu lernen. Allerdings hat die KI dies in den Anfangsjahren selbst nach dem „Lernen“ von Millionen von Beispielen noch nicht gelernt.

AlphaGo, das den weltbesten Go-Spieler Lee Sedol besiegte, wurde mit fast 160.000 Spieldaten „gefüttert“. Bei einem so großen Trainingsumfang würde ein Profispieler etwa 37 Jahre Training benötigen, selbst wenn er nicht jeden Tag essen und trinken würde.

Das menschliche Gehirn verfügt über ein sehr komplexes neuronales Netzwerk, wie ein Super-Multicore-Prozessor. Der Denkbereich des menschlichen Gehirns konzentriert sich hauptsächlich in der Großhirnrinde, die über etwa 14 Milliarden Neuronen verfügt und eine Rechenleistung von 1014 bis 1015 OPS (Operationen pro Sekunde) erzeugen kann, was dem Hunderttausendfachen der Rechenleistung eines gewöhnlichen Computers (1010 OPS) entspricht. Dank einer derart starken Rechenleistung und einer hochkomplexen neuronalen Netzwerkstruktur war das menschliche Gehirn in der Lage, ein vielschichtiges Deep-Learning-Modell zu entwickeln. Dieses Modell ermöglicht es dem Menschen, verschiedene komplexe Probleme effizient zu erlernen und zu verarbeiten, und zwar mit einer Effizienz, die millionenfach höher ist als die von Computern.

Gleichzeitig können die gewonnenen Erfahrungen, Strategien, Methoden usw. des menschlichen Gehirns, nachdem es eine Sache gelernt hat, auch auf andere Dinge angewendet werden . Beispielsweise können die Denkmuster und Methoden, die wir durch das Erlernen von Go entwickeln, auch in anderen Sportarten wie Basketball und Fußball eingesetzt werden. Wenn eine KI jedoch eine neue Fähigkeit erlernen möchte, muss sie bei Null anfangen.

Quelle: hippopx

Es besteht kein Zweifel, dass OI eine zukunftsweisende Technologie ist, die die Zeit überdauert. Es kann Jahrzehnte dauern, bis man es wirklich erkennt. Einige Wissenschaftler haben auch ethische Fragen aufgeworfen, etwa zum Schutz der Privatsphäre, zur Einhaltung ethischer Normen und zur Achtung menschlicher Werte. Auch die Lösung dieser Probleme erfordert Prozesse und Zeit.

Wenn OI in Zukunft tatsächlich realisiert werden kann, könnte dies eine neue Welle der Begeisterung im Bereich der künstlichen Intelligenz auslösen. Bis dahin könnte es tatsächlich möglich sein, eine starke künstliche Intelligenz mit Wahrnehmung und Bewusstsein zu realisieren, wie sie in Science-Fiction-Filmen gezeigt wird.