Il cervello umano è più potente di un microprocessore. Una sinapsi può contenere l'ordine di 1000 switch su scala molecolare. Questo significa che un unico cervello umano ha più switch di tutti i computer e i router e le connessioni internet sul nostro pianeta. Alcuni scienziati hanno inventato un nuovo sistema di imaging medico per lo studio del cervello e stanno scoprendo l’infinità varietà delle sinapsi e del potenziale umano.
Un cervello ultra-potente
Un cervello tipico ospita circa 200 miliardi di cellule nervose, che sono collegate tra loro tramite centinaia di migliaia di miliardi di sinapsi. Ogni sinapsi funziona come un microprocessore, e decine di migliaia di queste cellule possono collegare un singolo neurone alle altre cellule nervose. Nella corteccia cerebrale ci sono circa 125.000 miliardi di sinapsi, pari a quante stelle potrebbero riempire 1.500 galassie come la Via Lattea.
Le sinapsi sono i punti in cui entrano in contatto due cellule nervose e servono a propagare gli impulsi nervosi. Ogni neurone è formato da una parte più larga, il corpo cellulare, e da filamenti, chiamati assoni, lungo i quali l’impulso nervoso si propaga. Questi filamenti terminano in una zona allargata chiamata bottone sinaptico, che si trova vicino al corpo cellulare di un altro neurone. Questo collegamento è ciò che viene definito “sinapsi”. Quando un impulso arriva in quest’area, provoca l’emissione dei neurotrasmettitori.
Queste sinapsi sono, naturalmente, così piccole (con meno di un millesimo di millimetro di diametro) che gli esseri umani non sono stati in grado di vederle con molta chiarezza, la loro struttura e le loro funzioni, almeno fino a questo momento.
I ricercatori della Stanford University School of Medicine hanno speso gli ultimi anni a programmare un nuovo modello di imaging, chiamayo array tomography, che combina nuovi software di calcolo, a un insieme di immagini, in un'unica immagine tridimensionale che può essere ruotata ed esplorata. Il loro lavoro è stato pubblicato dalla rivista Neuron.
Per testare il proprio lavoro, il team ha estratto dei campioni di tessuto dal cervello di un topo che era stato modificato con la bioingegneria per fare in modo che i neuroni della corteccia cerebrale emettessero una proteina fluorescente. Grazie a questo bagliore, i ricercatori sono stati in grado di vedere facilmente le sinapsi e i neuroni.
Hanno scoperto che la complessità del cervello va al di là di quello che avevano immaginato, dice Stephen Smith, un professore di fisiologia molecolare e cellulare e l'autore principale dello studio.
Sinapsi come un microprocessore
Una sinapsi, da sola, è più simile a un microprocessore, con la memoria di archiviazione ed elementi di elaborazione delle informazioni, rispetto a un altro interruttore on/off. Infatti, una sinapsi può contenere l'ordine di 1000 switch su scala molecolare. Un unico cervello umano ha più switch di tutti i computer e i router e le connessioni internet sul nostro pianeta.
Smith aggiunge che questo che ci dà un assaggio di come sia fatto il tessuto cerebrale fino a un livello di dettaglio mai raggiunto prima: "L'intero contesto anatomico delle sinapsi è conservato. Sapete esattamente dove si trova ognuna e di che tipo è."
Anche se lo studio del cervello come microprocessore è stato finanziato per dimostrare il potenziale della tomografia nelle neuroscienze, il team è stato sorpreso di scoprire che una classe di sinapsi che era stata considerata identica a un’altra in realtà aveva delle differenze. Gli scienziati sperano di usare il loro sistema di imaging per scoprire altri dettagli su queste differenze. Vorrebbero scoprire, per esempio, quali sono le modifiche che avvengono nel corso dell’apprendimento, in caso di trauma o con malattie neurodegenerative come l'Alzheimer.
Nel frattempo, Smith e Micheva stanno progettando una società che raccolga fondi per il lavoro futuro, e la Stanford's Office of Technology Licensing, ha ottenuto un brevetto per la tomografia e ne ha archiviato un secondo.
Mah anche una volta la scienza non ha tappato, e l’elettronica ancor meno, grazie a questo nuovo tipo di sensore, é ai software adatti, ora riusciamo anche a costruire un modello 3D del nostro cervello. Il cervello umano visto come microprocessore non è un idiozia, ma potrebbe portare a creare anche dei dispositivi che possano curare le malattie che colpiscono il cervello, certo non potranno arrivare a creare un cervello artificiale, ma ci siamo molto vicini.
Per una volta sono contento che hanno usato topi ,
al posto di esseri umani per fare loro sperimentazioni in neuroscienze,
Ma è dato per scontato che il cervello umano è più potente di un microprocessore…lo abbiamo inventato noi uomini con la nostra mente,d’altronde con il progresso dell’ingegneria biomedica e con in nuovi sistemi di sviluppo,si avrà una situazione in cui tutte le malattie ed i disagi nei nostri giorni possono essere curati o prevenuti attraverso questi sistemi che fanno si il loro dovere, ma con tempi brevi rispetto a quello di un umano,con il progredire delle scienze biomediche mi auguro un futuro migliore per tutti noi
Saluti.
Attenzione che nell’articolo, la similitudine con il microprocessore coinvolge non l’intero cervello ma bensì una singola sinapsi…dato che di sinapsi nel nostro cervello che ce ne sono mediamente 125000 miliardi, occorrerebbero minimo altri e tanti microprocessori per tentare l’utopistica impresa di replicare elettronicamente il cervello mediamente sviluppato…ecco perchè non basterebbero tutti i computer e router della terra per creare una rete così fitta di microprocessori che possa assomiliare alla struttura neurofisica del nostro cervello. Lo scanner realizzato per la tomografia neurologica è sicuaramente un grosso passo avanti, soprattutto per quelli che ne saranno gli utilizzi futuri in termini di ricerca su malattie neurologiche che da anni (o magari da sempre ma non erano ancora state identificate ed etichettate con un nome)affliggono le società di tutto il mondo. L’elettronica è l’unica scienza e disciplina utilizzabile per tentare di ricreare artificialmente un cervello umano, ma io penso che siamo ancora ben lontani prima di poter annunciare al mondo che un vero cervello cibernetico esiste e che funziona pure…
Nel corso di sistemi elettronici (…parlavo appunto di microprocessori…) la prof ci disse questo: “per progettare e simulare un nuovo microprocessore è necessario disporre di una macchina (vedi PC) che abbia su un microprocessore più potente di quello che stiamo progettando, perchè è paradossale pensare di progettare un’innovazione con supporti fisicamente non adatti…è una sorta di matrioska russa…la piccola sta sempre dentro la grande e così via…quando non si dispone di un unico processore più potente, si parallelizzano più processori di cui la tecnologia fa disporre…”…la stessa cosa vale per il cervello umano…non si può pensare di progettare e costruire artificialmente un cervello umano perchè ammesso che si possa fare, il fatto di averlo progettato e costruito dall’uomo renderebbe le capacità della creazione inferiori alle capacità intellettive e cerebrali del progettista…
In effetti hai ragione sulle ultime parole anche se mi sfugge il fatto che per progettare e simulare un microprocessore è necessario disporre una macchina con un uP più potente,a mio parere questo non è detto,mentre sono d’accordo con te sul fatto di creare un cervello artificiale tale e quale a quello di un uomo,è una cosa impensabile sembra un doppio paradosso
l’Informatica esistono anche scorciatoia a questo problema ad esempio può essere compilato un Compilatore da se stesso ,
chiaramente la pratica auto-compilato introduce un problema di bootstrapping ma questo problema può essere raggirato .
Non vi compio l’articolo di Wikipedia , ma dimetto solo il link a disposizione http://it.wikipedia.org/wiki/Compilatore#Cenni_storici
Io vorrei evidenziare che in qualunque caso una macchina, un processore, grande e potente a vostro piacimento, non potrà mai emulare un cervello. Noi sappiamo svolgere due operazioni in parallelo. Loro no!! XD
Loro danno idea di un parallelismo, ma è fittizio. Noi siamo in grado di ensare a tre cose insieme e farne altre due..
Questa è una mia idea..
Magari non è nemmeno così, non so niente di biomedica, ma mi piace pensarla così =)
Per il resto concordo sul fatto delle matrioske. Una cosa grande 10 non otrà mai crearne una grande, otente o veloce di livello 11 o 10,1..ma al massimo 9,99…
La mente umana può svolgere due tipi di processi che sono relativamente il processo cognitivo e il processo associativo .
Un processo cognitivo può essere fatto solo una alla volta ,
Ad esempio il processo cognitivo è il ragionamento puro ,
un processo associativo o compito di solito ne puoi fare più alla volta ,
Nella fattispecie ad esempio puoi tranquillamente parlare e allacciarti le scarpe che sono due processi associativi insieme .
Occorre vedere però se i software di progettazione, simulazione e di calcolo che lavorano su questi progetti hanno la possibilità dell’autocompilazione…e poi si sta parlando di Hardware che deve girare ad una certa frequanza, no di programmazione software in C…diciamo che in questo elettronica e informatica si distinguono abbastanza! 😉
Guarda, all’epoca quando mi fu detto il principio della Matrioska, anche io ho avuto la tua stessa reazione nel dire che una simulazione può essere fatta comunque, cosa cambia?…la prof ci fece cambiare idea con un’argomentazione che nemmeno immagini e alla fine, con lo stupore di tutti, è arrivata a dimostrare la sua tesi! 😉
Ti pongo una domanda: chi ti dice che il nostro cervello, in realtà, non esegua anche lui un algoritmo di scheduling come avviene nei sistemi operativi che governano le varie operanzioni che il microprocessore può compiere? 🙂 Magari il cervello ha connessioni e cnetri di calcolo così veloci da non accorgerti che le operazioni non sono eseguite in parallelo ma in maniera quantica e sequenziale…questo vuole essere una mia visione, forse bizzarra, di come il nostro cevello opera, però quoto il ragionamento di Fabrizio87 che per lo meno ha un fondamento scientifico! 🙂
Software e hardware sono strettamente legati tra di loro ,
Non è possibile che una hardware funziona senza sosta ,
La frequenza di un processore non determina strettamente la potenza di calcolo , non è detto che due processori con stessa frequenza sviluppano la stessa potenza di calcolo , è anche dipendente da quante istruzioni macchina sono stati implementati a livello hardware ,
Se un primo processore per eseguire una determinata istruzione ci Impiega 10 cicli clock a una frequenza 1 Ghz e un secondo processore impiega per ottenere lo stesso risultato solo un’istruzione ma funziona a 500 Mhz anche essendo più lento riesce a fare più calcoli che il primo .
È più giusto parlare FLOPS al secondo
per ulteriori approfondimenti in questo senso vi lascio link Wiki :
http://it.wikipedia.org/wiki/FLOPS
In realtà cosa ho spiegato è la base delle scienze cognitive ,
ho pagato in prima persona perché questa teoria fosse dimostrata ,
A costi e sofferenze immensi sulla mia persona .
é naturale che la capacità di calcolo non è determinata dalla freaquenza di clock ma da quante istruzioni per secondo vengono eseguite…però non ho capito come questo tuo commento ricada sulla distinzione tra software e hardware…tu dici che sono strettamente connessi, ma non capisco come il discorso dei Mips mi giustifica questa asserzione…Siamo partiti dal linguaggio C che può auto-compilarsi e io ho avuto da ridire sul fatto che il C con la progettazione e la simulazione di un nuovo processore non c’entra granchè, e tu mi hai spiattellato la storia dei Mips…dov’è il nesso? penso di non averlo compreso…!!
Allora chissà che cosa sta dietro al principio della Matrioska 😉 devo dire che la cosa mi incuriosisce 🙂
Non chiedermi di esporti tutta l’argomentazione in questione perchè molto probabilmente verrei bannato per abuso di commenti troppo lunghi e forse non sarei nemmeno in grado di riproportela con la stessa enfasi con cui la mia prof riusci ad incantarci ed ammutolirci…quindi se vuoi credermi sulla parola, altrimenti cerco un pò di materiale su internet e posto i link…!
D’accordo scusa per l’invasione ma ti capisco ;)comunque ok un pò di materiale fa sempre bene per la divulgazione 🙂
leggendo l’articolo non mi sono per niente stupita di quanto sia complesso il cervello umano e se non fossero riportati quei numeri tratti da ricerche scientifiche, forse arriverei a concludere che il numero di sinapsi che fanno capo al nostro sistema neurologico siano di più.La cosa invece interessante e sorprendente è che siano riusciti grazie all’elettronica a realizzareuno scanner 3d per l’analisi tomografica del nostro cervello.Fin’ora ho visto applicata la tecnica tomografica allo studio di campioni di carattere geologico. Questo rappresenterà di certo una svolta importante verso i metodi di diagnosi e prognosi di malattie neurologiche degenerative come l’alzheimer, il parkinson,ecc.
il cervello umano sia ultra potente ed una vera e propria opera d’arte della natura mi sembra assodato e che la ricerca scientifica scopra nuove tecniche per confermare questa realtà fa parte dell’evoluzione scientifica. Ciò che mi ha sempre preoccupato è che tutto ciò venga utilizzato per altri fini che non siano la cura e la conoscenza, come un computer può essere programmato, anche l’essere umano è stato oggetto di programmazione da parte di sette e associazioni para militari, si vedano gli esperimenti fatti durante la guerra del Vietnam oppure facendo una ricerca su internet, inserendo “Sette con Controllo Mentale degli adepti” per comprendere la gravità di quanto possa succedere ad ognuno di noi.
Date un’occhiata a questo articolo:
http://www.mondodigitale.net/Rivista/04_numero_uno/Gori_p.4-20.pdf
Si prla delle reti neurali presenti nel nostro cervello e di come elettronicamente si possano riprodurre, inoltre con complessi algoritmi di apprenimento è possibile creare delle reti pensanti in grado di prendere decisioni.
non so molto di reti neurali e cose simili, che la sinapsi da sola è più simile a un microprocessore che a un tasto on-off si poteva gia immaginare basta guardare qui http://it.wikipedia.org/wiki/Sinapsi …esistono due tipi di sinapsi elettrica e chimica e nei vartebrati superiori prevalgono quelle chimiche quindi la cosa importante è che la tecnica ci farà capire bene il funzionamento e servirà innanzi tutto per la cura di varie malattie del cervello e poi, in seguito vedremo di copiarne qualcosa per farne un cervello artificiale, ma ci vorra molto?..
vi segnalo poi questi link
differenza tra cervello e computer:
http://automatica.ing.unibs.it/mco/cgsa/neurali/approf2.htm
_interessantissimooo_ –> http://www.neurdon.com/category/synapse/
ed un caso di cervelli in fuga (non è una battuta haha)
http://www.maxversace.com/index_ita.html
d’accordo, un solo cervello umano non potrebbe progettare e costruire una macchina più potente, ma se ci lavorano 2, 10 , o 100 cervelli diversi…?? a me piace pensare che già oggi, ogni cervello abbia superato le proprie potenzialità “organiche”, basti pensare alla matematica, all’economia etc., ogni branca del sapere odierno è collettivo, frutto del lavoro di migliaia, o milioni di cervelli diversi…
Il problema di creare un cervello o una artificiale un’intelligenza artificiale non è tanto nella progettazione ma , avere a disposizione una potenza di calcolo per eseguire il programma che simulare l’intelligenza umana ,
stato delle nostre conoscenze attuali il solo computer è stato sviluppato che ha le capacità di simulare parzialmente l’intelligenza umana o almeno qualche processo ad esempio quello visivo è il Cray Jaguar
http://en.wikipedia.org/wiki/Jaguar_%28computer%29
A mio umile parere, sicuramente non si riuscirà mai a simulare con dell’elettronica o con del software dedicato tutte le potenzialità dell’intelligenza umana…Il nostro cervello è in grado di adattarsi in maniera rapida a varie situazioni dando dimostrazione di un dinamismo fuori dal comune. Esistono algoritmi genetici che tendono ad emulare questo dinamismo o senso di adattamento di cui il nostro cervello dispone, ma arrivare al risultato di avere una struttura elettronica che sia in grado di affrontare con estrema intelligenza i possibili problemi quotidiani che noi invece fronteggiamo in maniera tutto sommato semplice, mi sembra sia un traguardo anche troppo lontano per essere raggiunto…forse anche irraggiungibile…allo stato dell’arte non sappiamo ancora come collaborano tra loro i vari neuroni nel nostro cervello, figuriamoci se possiamo avanzare pretese di poter realizzare questo complessissimo sistema con dell’ahrdware o del software…
Proprio mentre scrivevo il commento che hai quotato mi era venuto questo dubbio, ovvero il fatto che anche il nostro cervello potesse avere una sorta di scheduling. E dato il numero di sinpasi che citava l’articolo mi si era accentuato il dubbio. Però poi, pensandoci bene mi è venuta in mente la situazione in cui mi stavo trovando mentre scrivevo il commento: enso a cosa scrivere, mentre a quello che potrò scrivere, scrivo, conosco i tasti sulla tastiera, guardo il monitor e penso alla grammatica e alla sintassi.. è un pò contorta come cosa, lo so bene, e potrebbe anche essere sequenziale senza che io me ne accorga ma…il fatto è che non riesco ad accettare una cosa così, lo troverei come un limite, non so. Mi è difficile da accettare XD
Per il resto, Fabrizio ne sa di più di entrambi. Fidiamoci =)
Lui ci propone un qualcosa di prettamente scientifico, noi al contrario ci limitiamo ad esporre la nostra strampalata concezione su un funzionamento sequenziale del nostro cervello. Comunque al di là delle cavolate che ho detto, penso che ancora sul cervello umano di cose da scoprire ce ne siano davvero tante, e la dimostrazione è proprio l’articolo…gli scienzati sono arrivati ad individuare due classi di sinapsi quando, fino al momento in cui ancora non si disponeva di strumentazione come lo scanner 3D per la tomografia cerebrale, si pensava che ce ne fosse una sola e che le sinapsi fossero gerarchimente tutte uguali…quindi non si sa mai che in un futuro, su un articolo di Elettronica Open Source, potremo leggere l’articolo “il cervello umano e il suo algoritmo di scheduling”…:D
e allora si parallelizzano cervelli umani XD che poi è quello che già si fa nel lavoro di gruppo!
Le formiche per quanto possono essere intelligenti hanno un cervello che potra essere grande mezzo millimetro (più o meno). Però in gruppi di milioni e milioni costruiscono dei formicai che sono dei capolavori di ingegneria edile! E c’è gente che studia il comportamento delle formiche per capire come fanno a trovare quasi sempre la via più breve per andare a prendere il cibo.
Tornando in topic, credo che con i mezzi attuali non abbiamo nemmeno una possibilità di creare calcolatori in grado di avvicinarsi lontanamente a un cervello animale. Un circuito logico funziona in maniera deterministica, ci da sempre la risposta che ci aspettiamo. Se a un calcolatore si chiede quanto faccia 2+2, fa sempre 4 e finisce là, Mentre se lo si chiede a una persona, la risposta è sempre la stessa, ma magari viene influenzato anche il futuro di questa persona, magari pensa ai fantastici 4 e gli viene voglia di leggere un fumetto… Il cervello umano è caotico, non è razionale come un computer. Molte persone, nell’ambito della scienza, credono in Dio proprio perchè non ci si spiega come sia potuto succedere, tutto per caso, che atomi sparsi in giro per il mondo si siano combinati e abbiano formato esseri che sono diventati intelligenti, e capaci di creare mondi che non esistono, ad esempio la matematica che noi usiamo non esiste… un numero è un ente astratto. I computer sono solo dei simulatori di questi mondi che non esistono
Eugene M. Izhikevich è un neuroscienziato famoso nel campo della bioingegneria in quanto è riuscito a formulare il comportamento dei neuroni, ovvero 19 su 20 tipi di spike, attraverso un modello matematico formato solo da due equazioni.
BOINC, ovvero Berkeley Open Infrastructure for Network Computing, è un sistema distribuito libero utile per risolvere problemi computazionali.
BOINC sfrutta l’enorme potenza di calcolo dei personal computer sparsi per il mondo, secondo un’architettura server-client, e che comunicano tra loro per distribuire, elaborare e inviare i risultati delle Working Units.
Utilizzato da molti studenti e ricercatori, è impiegato in svariate aree scientifiche come l’informatica, la medicina, la biologia molecolare, la meteorologia, la chimica e la matematica.
Artificial Intellingence System è stato un progetto di grid computing con lo scopo di simulare il cervello umano in tempo reale attraverso una rete neurale artificiale.
Il lavoro è stato intrapreso dalla Intelligence Realm Inc.
Eugene M. Izhikevich ha simulato, attraverso un cluster di 27 processori da 3 GHz, 100 miliardi di neuroni, ovvero il numero stimato dei neuroni di un cervello umano, utilizzando il Modello di Hodgkin-Huxley.
Nell’Aprile 2009, il progetto ha simulato oltre 700 miliardi di neuroni.
Nel Novembre 2010, il progetto è stato abbandonato.
Meravigliosamente interesante…
La metafora cervello-computer ha i suoi limiti come sono stati evidenziati da numerosi utenti, ma per il momento rimane il paradigma di studio più produttivo..basta pensare a come la psicologia si evolse dal comportamentismo, al cognitivismo fino ad arrivare alle scienze cognitive o al connessionismo.
Sicuramente l’IA è la frontiera del domani, ma oggi è ancora in fase embrionale e non tanto per lo studio sulla parte IA artificiale ma su quello delle reti neuronali del nostro cervello, il problema è che non sappiamo ne come si creano, ne le regole con cui i neuroni si aggregano, ne tanto meno quale sia la parte del cervello che decide come le reti neuronali si debbano evolvere nel tempo per adattarsi agli input esterni, e fino a che non capiremo questi che sono meccanismi base non riusciremo a creare un sistema che sia realmente in grado di avvicinarsi alla generalizzazione che è in grado di mettere in atto la nostra mente.