Archive | junij, 2014

Štetje

24 Jun

Prav vsi ljudje poznamo število ali vrednost ena. Pri tem pa ni nujno, da imamo tudi besedo za število ena. Živali, tudi ljudje, imamo neki nenavaden čut za števila, ki nam omogoča prepoznavo količin in nizkih vrednosti. Še ne enoletni otroci tako ločujejo med vrednostjo ena in dve. Tudi pri ljudstvu iz Amazonije Piraha, pri katerem ne uporabljajo posebnih besed za števila, prepoznavajo različne količine in uspešno rešujejo naloge ujemanja, npr. o tem, koliko nenapihnjenih balonov morajo udeleženci pripraviti k določenem številu sukancev. Težave naj bi imeli samo, ko bi si morali zapomniti število niti in jim potem po spominu dodati število balonov. Ker Pirahi niso uporabljali besed za števila, so si težje zapomnili količino oz. število niti, ko jih je bilo pred njimi več kot šest. Ljudje imamo namreč omejen prostorski kratkoročni spomin. Vseeno pa očitno tudi brez števil lahko zaznavamo točne vrednosti stvari ali predmetov.

S tem, ko smo ljudje ustvarili besede za števila, smo ustvarili tudi koncept števila, ki se ga tisti, ki smo vzgojeni v zahodnem svetu, učimo od malega. Če bi na primer živeli v lovsko-nabiralski skupnosti, bi nam bilo za številke skorajda vseeno. A vseeno so se tudi ti zlahka naučili šteti.

Numbers

Ljudje se naučimo šteti v različnih obdobjih razvoja. Zato ni čudno, da se otroci ljudstva Tsimanov, ki živi v bolivijskem deževnem gozdu, naučijo šteti šele med petim in osmim letom. Raziskovalci z MIT-a in Univerze v Rochestru, ki jih zanima matematična kognicija, so sprva menili, da ljudje razvijamo koncepte pri enaki starosti. Števila so videti, kot da bi bila narejena za tovrstne raziskave. Morda jih uporabljamo samo zaradi zabave in radovednosti …

Že pred leti so odkrili, da lahko materin jezik vpliva na razumevanje števil. Mimogrede, Slovenci imamo pri tem prednost. Govorimo enega imed redkih jezikov, v katerem uporabljamo dvojino. Slaba polovica slovenskih dveletnikov že pozna število dve, medtem ko ima to sposobnost manj kot pet odstotkov angleško govorečih otrok. Ko pridemo do štetja in večjih števil, sicer malo zaostanemo; verjetno zaradi različnih načinov učenja. Z angleško govorečimi otroci pojejo pesmice o številih, gledajo Sezamovo ulico in tako naše otroke pri petih letih malo prehitijo, a razlika ni velika. Veliko večja je med zahodnjaki in ljudstvom Tsimani.

Številke so močno vpete v naše življene in kulturo. Samo na novice bodite pozorni, saj ves čas govorimo o nekih milijonih, kar so za nas sicer nepredstavljive vrednosti, pa vseeno. Če bi stvari skupaj zbirali in solidarno delili, bi potrebovali veliko manj števil. Pri Tsimanih, ki jih je seveda veliko manj (okoli 13 tisoč), se to še vedno dogaja. Njihov jezik si je za števila, večja od petnajst, izposodil kar španske besede. Otroci pa se naučijo šteti šele med petim in osmim letom. Medtem se to pri nas zgodi že pri štirih oziroma petih letih. Tsimani se naučijo tako pozno šteti zato, ker pred tem niso soočeni s podatki o vrednosti števil. Razumevanje štetja se razvija sočasno ob tem, ko smo izpostavljeni različnim vrednostim števil. Večkrat, ko nam je ta odnos predstavljen, boljše ga poznamo. Ko znamo šteti do pet ali šest, razumemo tudi odnose med števili, ki sledijo.

Do tega nas je pripeljalo obdobje, ko so naši predniki prešli iz lovsko-nabiralskega načina življenja k poledeljstvu in kmetijstvu. Ta ljudstva so začela ustvarjati presežke, ki so jih nato menjavali in z njimi trgovali. Za vse to pa potrebujemo neke skupne mere, da lahko vemo, kaj menjavamo za kaj in predvsem koliko za koliko. Števila nam pri tem pridejo še kako prav …

To je to!
Z

Robočlovek

17 Jun

Moje mami nogomet prav nič ne zanima. Pravzaprav ga zares ne mara. A zadnjič me je vseeno pri zajtrku vprašala: “Kaj to govorijo o paraplegiku, ki je shodil s pomočjo nečesa?” Oh, presenečenje, ujela je eno izmed novic o svetovnem prvenstvu v Braziliji, ki je verjetno šla mimo marsikoga. Da razjasnim: tik pred prvo tekmo na prvenstvu je na rob igrišča prišel 29-letni Julian Pinto, ki je paraliziran od pasu navzdol. Videti je bil kot robočlovek – okoli nog je imel robotske noge in na glavi čelado, na hrbtu pa še neko veliko škatlo. Naredil je en korak in brcnil žogo nekaj metrov ter ves prešeren dvignil v zrak pest v znak zmagoslavja.

Kakšno leto nazaj so napovedovali, da bo prišel na igrišče paraplegik ali parapleginja, vstal, šel do žoge in zabil gol. Na koncu je izpadlo malo manj senzacionalno, vseeno pa vredno razlage. Za projetkom stoji brazilski znanstvenik Miguel Nicolelis, nevrobiolog, ki se že vrsto let ukvarja s povezavo med živčevjem in računalnikom, dela pa na ameriški univerzi Duke. Svetovno prvenstvo je prišlo kot naročeno za predstavitev njegovih zadnjih dosežkov. Le da so bila pričakovanja morda prevelika.

Poznamo različne vrste vmesnikov med možgani in stroji (t. i. brain-machine interface). Julian Pinto, paraplegik, ki je brcnil žogo, je to storil z mislimi. Zamislil si je premik – in premaknil se je. Ne vemo pa, kako je bilo z brco: ali je prišla po naključju ali se je strojni del res naučili prebrati ukaz za brco iz Pintovih možganov. Verjetno je bila brca le izvedba koraka naprej.

Vir

Eksoskelet (vir)

Miguel Nicolelis je sicer obljubljal človeka z vstavljenimi elektrodami neposredno na možgane (ob odstranitvi lobanje jih namestijo neposredno na živčno tkivo), kar je zelo invazivno in na žalost tudi ne dovolj razvito in preverjeno, da bi to kar tako počeli z ljudmi. Tako so Pintu na glavo posadili kapo z elektrodami, ki so snemale signale iz možganov. Ko se premikamo, naši možgani nadzorujejo naše gibe, jih usklajujejo in nam omogočajo hojo ter tudi igranje nogometa. A brez žoge tudi nogometa ni. Tako naši možgani potrebujejo tudi okolje in telo, skozi katerega zaznavajo okolje in žogo usmerjajo proti vratom. Tako daleč nevroznanstveniki, ki razvijajo roboljudi, še niso prišli.

Tokrat so za brco uporabili snemanje možganskih električnih signalov s pomočjo elektroencefalografije. Ta je posnela delovanje Pintovih možganov v obliki električnih signalov. Te signale je obdelal računalnik, ki je zelo hitro in sproti sprogramiral premike okončin oz. robonog.

Elektroencefalografija je zelo občutljiva na vse premike obraznih mišic, mežikov in podobnega, zato težko razberemo pravi signal, še posebaj če iščemo signal, ki bi nakazoval brco in ne bi bil samo ukaz za ‘naprej’ ali ‘stop’. Vseeno je Pintu uspelo narediti korak ali dva in za silo brcniti žogo nekaj metrov naprej. Mimogrede: hidravlično sestavljene noge imajo senzorje na podplatih, ki ob dotiku s podlago, sprožijo signale do rok. Ob tem možgani mislijo, da gre za singal s stopal. Tako je Pinto lahko tudi občutil ta korak.

Všeč mi je, ko si znanost ne postavlja meja in obljublja nemogoče. Samo tako pridemo do napredka. Napovedi za ta projekt so bile visokoleteče in na žalost se v Braziliji ljudje počutijo izkoriščene zaradi nogometnega prvenstva. Ogromno denarja je šlo za gradnjo stadionov in nič za ljudi, ki živijo v teh mestih, kjer je revščina iz dneva v dan večja. Tudi za razvoj predstavljenega eksoskeleta so Brazilci donirali slabih 11 milijonov evrov, končne raziskave pa so predstavljene kot delo ameriških univerz. Nekaj tu ni prav – ah ta politika!

Vse skupaj je seveda zelo napredno in vznemirljivo; celo tako zanimivo, da je pritegnilo tudi mojo mami. A kljub temu je do avatarjev in branja misli še kar daleč.

To je to!
Z

Test

10 Jun

Znašli ste se v sobi. Pred vami je računalniški zaslon, na katerem sta odprta dvi okni. Na obeh piše: »Zastavite vprašanje.« Na zgornjem sprašujete osebo A in na spodnjem osebo B. Osebi A in B sta moški in ženska. Vaša naloga je, da ugotovite, kdo je ženska in kdo moški. Ob tem ima ena izmed oseb nalogo, da se pretvarja, da je drugega spola, druga oseba pa vam skuša pomagati in razkriti, katerega spola je. Sobo lahko zapustite, ko določite spola A in B.

Ravnokar ste v mislih odigrali igro imitacije. Slednjo si je zamislil Alan Turnig v znamenitem članku ‘Stroji, ki računajo in inteligenca’ (‘Computing machinery and inteligence‘). Postavil si je vprašanje, ali stroji mislijo. Z igro imitacije je vprašanje rahlo spremenil. Predstavljajte si, da bi se pogovarjali s človekom in strojem. Vaša naloga bi bila, namesto prepoznavanja spola, prepoznavanje človeka. Turing se je vprašal, če bo število napačnih predvidevanj enako kot se to zgodi v primerih, ko je naloga prepoznati spol osebe A ali B.

Igra imitacije je bila v času Turinga le izmišljen eksperiment, kasneje, z nadaljnjim razvojem računalnikov, pa je postala ponovno popularna. Sedaj je bolj znana kot Turingov test. Hugh Loebner, ki je med drugim tudi aktivist za dekriminalizacijo prostitucije, je že leta razpisoval Loebnerjevo nagrado za tistega, ki uspešno prestane Turingov test ali pripravi program tako, da ta uspešno imitira človeka. Že to je dovolj, da Turingov test premagaš. Loebner razpisuje nagrado v višini 25 tisoč dolarjev za tistega, ki razvije program ali stroj, ki prepriča sodnike, da je človek. Stotisoč dolarjev napovedujejo tistim, ki jim uspe razviti program, ki bi prepričal, tako pri pisnem sporazumevanju kot tudi pri pogovoru, z vizualnim in slušnim stikom.

(vir)

(vir)

Turingov test torej premagaš, če si chatterbot in prepričaš tretjino sodnikov, da si človek. Nikakor pa tudi to ne pomeni, da zna stroj misliti. Le dovolj premeteno je treba pripraviti program in vam lahko uspe. Kot je to uspelo Evgenij Goostmanu – pravzaprav je uspelo njegovima kreatorjema. To sta Rus Vladimir Veselov in Ukrajinec Evgenij Demčenko. Eugene Goostman je trinajstletni ukrajinski deček, ki je 10 sodnikov od 30 na tekmovanju v Turingovem testu uspel prepričati, da je človeški deček. Po uspehu so v tujih medijih sledili naslovi: Roboti lahko sedaj imitirajo človeka ali Odkritje Turningovega testa, ko nas je super računalnik prepričal, da je človek. Vse skupaj je zvenelo zelo dramatično, češ da se nam približuje doba, ko nam bodo zavladali stroji. Le da so se motili.

Ne paničari! Stroji nas še ne bodo zamenjali ...

Ne paničari! Stroji nas še ne bodo zamenjali …

Eugene Goostman je sicer bil res zelo uspešen, a v resnici ni superračunalnik. Je le zelo pametno zgrajen chatterbot ali računalniški program, ki simulira inteligentni pogovor z ljudmi. Tako večinoma ne dopušča, da bi prihajalo do kompleksnejših pogovorov, ampak gre zgolj za klepetanje.

Veselov in Demčenko sta izbrala tujega dečka, starega 13 let, sodnikov pa ni bilo težko prepričati, da pač ne ve vsega in tudi angleščine ne obvlada. Poleg tega je Eugene spraševal o najrazličnejših rečeh, čeprav naj bi po uradnih pravilih spraševali samo sodniki. Jasno ni niti, zakaj zadošča, da je test premagan, če zavede več kot 30 % sodnikov. Turing ni nikoli rekel, da bo to pomenilo, da stroji mislijo. Rekel je, da pričakuje, da bomo v petdesetih letih razvili računalniški program, pri katerem zasliševalec, ki bo spraševal računalnik in človeka, ne bo imel več kot 70 odstotkov možnosti, da pravilno identificira osebo oz. stroj. To se je previč zgodilo letos, kar 14 let kasneje, kot je to pričakoval Turing. Sedaj so tako vzeli trideset odstotkov kot zadosten dokaz, da je Turingov test premagan.

Po petinšestdestih letih Turingov preizkus ni več pravo merilo za merjenje umetne inteligence. Turingovo idejo so kritizirali različni raziskovalci in raziskovalke. V vmesnem času so se strokovnjaki in strokovnakinje na področju umetne inteligence posvetili razvoju zanimivih algoritmov, ki stojijo za Googlovim iskalnikom, avtomobilom in še čim, Applova Siri je podoben primer, pa algoritem za iskalcem filmov in serij na Netflixu. Mimogrede, tudi na Twitterju v resnici tvitajo chatboti – avtomatični programi, ki generirajo 140 znakov dolga sporočila in zraven dodajajo povezave. Nekaj tednov nazaj so pri NPR naredili zanimiv poskus, kaj se zgodi, če namesto robotov tvitajo ljudje. Tudi Marvin Minsky, začetnik umetne inteligence na MIT, je kritiziral zamisel Loebnerjeve nagrade. Ponuja tudi nagrado za tistega, ki prepriča Loebnerja, da ukine to tekmovanje. Vseeno nekateri še vedno razvijajo programe, s katerimi bi se lahko pogovarjali, vendar je imel Turing v mislih drugačno inteligenco: pravo človeško, fleksibilno inteligenco, ki se lahko prilagaja na različne dražljaje v okolju in nam omogoča, da opravljamo različne naloge, kot pravi Gray Marcus, od “zavezovanja čevljev do obvladanja biologije”.

Pravi umetni stroj, ki bo premagal človeka, bo verjetno vseboval tudi vse naše hibe, ki se jih vsi tako branimo! Meni bo pa prav všeč, če bo vsaj malo podoben depresivnemu Marvinu iz Štoparskega vodnika po galaksiji.

To je to!
Z

Moč

3 Jun

Popaj, tisti mož iz risank, ki je jedel ogromne količine špinače, da je postal močan, šimpanzom in makakom ne seže do kolen. Šimpanzi in makaki so močnejši od nas. Mi pa naj bi bili pametnejši od njih. Tako je skupina znanstvenikov začela raziskovati mišice, ledvice in možgane miši, makakov, šimpanzov in človeka. Ledvice se skozi evolucijo niso kaj dosti spremenile. Prave spremembe so se dogajale v možganih, še večje pa na ravni mišic.

V raziskavi ‘Izjemna evolucijska divergenca metaboloma človeških mišic in možganov je vzporedna človeški kognitivni in fizični edinstvenosti’ (Exceptional Evolutionary Divergence of Human Muscle and Brain Metabolomes Parallels Human Cognitive and Physical Uniqueness), objavljeni v znanstveni reviji Plos One so znanstveniki primerjali metabolome ali skupke vseh malih molekul, metabolitov, ki poganjajo ali prehranjujejo tkiva različnih živalskih vrst ali pa skrbijo za njihovo strukturo, to so na primer aminokisline, maščobe, sladkorji, vitamini in druge snovi. Raziskave metabolizma so bile v začetku le primerjave porabe kalorij. Šele ko so oblikovali metabolne knjižnice, kamor so shranjevali molekule, ki nastanejo pri razgradnji hrane, so se lahko lotili kompleksnejših primerjalnih analiz.

V raziskavi so uporabili vzorce metabolomov iz mišic, ledvic in treh različnih delov možganov (prefrontalni korteks, vidni korteks in mali možgani). Razlike v metabolomih med mišmi, makaki in šimpanzi so pokazali manjše spremembe, podobne tistim na genetski ravni, kar pomeni, da evolucija ni imela velikega vpliva na te metabolome. Prav tako ni bilo večjih razlik pri človeških ledvicah, vidnem korteksu in malih možganih.

Večje spremembe so se pokazale v metabolomu človeškega prefrontalnega korteksa, ki je del čelnega režnja. Ob primerjanju rezultatov in usklajevanju s časovnimi razmaki so ugotovili, da se je človeški metabolom prefrontalnega korteksa spreminjal kar štirikrat hitreje kot šimpanzji, odkar sta se liniji ločili, to pa naj bi bilo kakšnih šest milijonov let nazaj. Prefrontalni korteks je pomemben za človeško kognicijo, sodeluje pri odločanju, jeziku, čustvovanju in še pri čem. Skratka, tovrstno odkritje je bilo pričakovano.

Nasprotno pa si ljudje nismo predstavljali, da smo pri mišicah tako šibki. Ogromne spremembe so se namreč pojavile v mišičnem metabolomu, ki se je pri ljudeh spreminjal kar osemkrat hitreje kot pri šimpanzih. Primerjavo metabolomov so izvedli z merjenjem moči. Rezultate iz testa primerjave moči so umerili glede na velikost in težo telesa. Šimpanzi in makaki so tako premagali tudi najmočnejše hruste – pet univerzitetnih košarkašev in štiri profesionalne plezalce. Šibkost ali nemočnost naj bi bila cena, ki jo plačamo za metabolno “požrešne” možgane.

Ker raziskovalci niso odkrili nikakršnih večjih strukturnih sprememb skeletnih mišic, niso jasno povezali metaboloma z mišičjem. Sklepajo, da je prišlo do nove delitve energije med možgani in mišicami. Pri tem so človeški možgani veliki porabniki energije; porabijo kar 20 % dnevno vnesenih kalorij v naše telo. Zanimivo je, da so pred leti govorili, da smo ljudje reducirali prebavila na račun možganov. VIdeti je, da so žrtev naših možganov tudi mišice.

Veliko stvari je še potrebno raziskati. Harvardski biološki antropolog Daniel Lieberman opozarja, da ni nujno, da smo izgubili mišice, temveč da smo morda namesto moči pridobili vzdržljivost, kar nam je omogočilo drugačen lov, za katerega brutalna moč ni (bila) tako pomembna. Lovili smo potrpežljivo, kot so nam to omogočila naša vzdržljiva telesa. Poleg tega smo hrano začeli kuhati in si jo deliti. Makaki in šimpanzi pa so v resnici pravi Popaji. Mi  si naj kar kuhamo špinačo – če že nismo močni, pa znamo vsaj kuhati. Močnejše ni vedno boljše, pamet je v primeru ljudi prevladala; ko bi jo le znali uporabljati!

To je to!

Z