Neurovidenskab kan ikke forklare, hvordan en Atari fungerer

Når du anvender værktøjer, der bruges til at analysere den menneskelige hjerne, på en computerchip, der spiller Donkey Kong, kan de så afsløre, hvordan hardwaren fungerer?

Mange forskningsordninger, såsom den amerikanske regerings BRAIN-initiativ, søger at bygge enorme og detaljerede datasæt, der beskriver, hvordan celler og neurale kredsløb er samlet. Håbet er, at brug af algoritmer til at analysere dataene vil hjælpe videnskabsmænd med at forstå, hvordan hjernen fungerer.

Men den slags datasæt eksisterer ikke endnu. Så Eric Jonas fra University of California, Berkeley og Konrad Kording fra Rehabilitation Institute of Chicago og Northwestern University spekulerede på, om de kunne bruge deres analytiske software til at finde ud af, hvordan et enklere system fungerede.



De slog sig ned på den ikoniske MOS 6502 mikrochip, som blev fundet inde i Apple I, Commodore 64 og Atari Video Game System. I modsætning til hjernen er denne plade af silicium bygget af mennesker og fuldt ud forstået, ned til den sidste transistor.

Forskerne ønskede at se, hvor nøjagtigt deres software kunne beskrive dens aktivitet. Deres idé: få chippen til at køre forskellige spil – inklusive Donkey Kong, Space Invaders og Pitfall, som allerede er blevet mestret af nogle AI'er – og indfang hver enkelt transistors adfærd, mens den gjorde det (hvilket skaber ca. 1,5 GB data pr. sekund) i processen). Så ville de løsne deres analytiske værktøjer på dataene for at se, om de kunne forklare, hvordan mikrochippen faktisk fungerer.

For eksempel brugte de algoritmer, der kunne undersøge chippens struktur - i det væsentlige den elektroniske ækvivalent til en forbindelse i hjernen - for at etablere funktionen af ​​hvert område. Mens analysen kunne fastslå, at forskellige transistorer spillede forskellige roller, skriver forskerne i PLOS Computational Biology, resultaterne kan stadig ikke komme i nærheden af ​​en forståelse af, hvordan processoren virkelig fungerer.

Et andet sted fjernede Jonas og Kording en transistor fra mikrochippen for at finde ud af, hvad der skete med spillet, den kørte – analogt med såkaldte læsionsstudier, hvor adfærd sammenlignes før og efter fjernelse af en del af hjernen. Mens fjernelsen af ​​nogle transistorer stoppede spillet i at køre, var analysen ikke i stand til at forklare, hvorfor det var tilfældet.

I disse og andre analyser gav tilgangene interessante resultater - men ikke nok detaljer til sikkert at beskrive, hvordan mikrochippen fungerede. Mens nogle af resultaterne giver interessante hints om, hvad der kan foregå, forklarer Jonas, var kløften mellem, hvad der udgør 'rigtig forståelse' af processoren, og hvad vi kan opdage med disse teknikker overraskende.

Det er værd at bemærke, at chips og hjerner er ret forskellige: Synapser fungerer anderledes end logiske porte, for eksempel, og hjernen skelner ikke mellem software og hardware som en computer. Alligevel fremhæver resultaterne ifølge forskerne nogle overvejelser for at etablere hjerneforståelse fra enorme, detaljerede datasæt.

For det første er det måske ikke nok at samle en håndfuld datasæt af høj kvalitet i hjernen til, at vi kan forstå neurale processer. For det andet, uden mange detaljerede datasæt at analysere endnu, burde neurovidenskabsmænd forblive klar over, at deres værktøjer kan give resultater, der ikke fuldt ud beskriver hjernens funktion.

Hvad angår spørgsmålet om, hvorvidt neurovidenskab kan forklare, hvordan en Atari fungerer? I øjeblikket ikke rigtig.

(Læs mere: Googles AI mestrer Space Invaders (Men det stinker stadig på Pac-Man), Regeringen søger High-Fidelity 'Brain-Computer' Interface )

skjule