Путь создания ИИ на основе структуры человеческого мозга

[Rasool]

Хотел обсудить возможность и даже сроки создания ИИ с помощью бионики. Понятно, что полное исследование функционирования мозга - вопрос времени. А значит один из путей достижения AGI - использование знаний о мозге человека.

[Anton_Peplov]

В мозге человека оценочно $8{,}6 \cdot 10^{10}$ нейронов (Azevedo, 2009) и $\sim 10^{14}$ синапсов. Казалось бы, вполне подъемные числа: уже сейчас у LLM триллионы синапсов. Проблема в том, чтобы узнать, какой нейрон с каким соединяется синапсом, иначе говоря, построить коннектом человеческого мозга.

Насколько это сложная задача, можно судить по исследованию, авторы которого составили коннектом 1 мм3 коры мозга мыши, и это самый полный коннектом млекопитающего. Отчет об исследовании занял восемь научных статей (MICrONS Consortium, 2025 и ссылки там). На трехмерную карту нанесены 200 000 клеток мозга, включая 75 000 нейронов, и 500 млн синапсов. Нужную зону разрезали на 28 000 слоев, каждый толщиной около 40 нм. Слои поочередно поместили под электронный микроскоп. Только на эту нарезку и сканирование ушло полгода. Дальше началось самое трудное: восстановить по плоским срезам трехмерный коннектом. Несмотря на использование как ИИ, так и традиционного ПО, в автоматически созданную карту было внесено более миллиона (!) ручных правок. Проект стартовал в 2016 г., т.е., несмотря на все технологии автоматизации, работа заняла девять лет у консорциума из более чем 150 исследователей.

Резюме: о бионическом воспроизведении мозга человека можно будет говорить не прежде, чем "слабый" ИИ достигнет той степени совершенства, чтобы подобная работа вообще не требовала ручного труда. Сам нарезал, сам отсканировал, сам восстановил коннектом. И даже если 100 000 нейронов будут занимать у него не девять лет, а сутки, на 86 млрд нейронов понадобится >2000 лет.

Конечно, человеческий мозг сильно избыточен. Например, можно обойтись одним полушарием, а не двумя. Выкинуть чисто физиологические центры ствола мозга: ИИ ни к чему дыхание и кровообращение. И т.д. Но все это вместе взятое вряд ли сократит количество нейронов более чем на порядок.

Пока я склоняюсь к мысли, что для получения полного коннектома человеческого мозга нужен "слабый" ИИ такой вычислительной мощности, что с ней и архитектура GPT5 была бы сверхразумом.

Другое дело, что и в частичных коннектомах типа (MICrONS Consortium, 2025) можно подсмотреть какие-то архитектурные решения. Если я правильно прочитал статью, авторы создали ИНС, воспроизводящую этот коннектом, и хотят посмотреть, чему ее можно обучить. Однако мозг - устройство глобальное. Хотя длина 80% аксонов не достигает и миллиметра, человеческая психика порождается согласованной работой далеко отстоящих друг от друга зон мозга, например, зрительной коры в затылочной доле мозга и префронтальной - в лобной.

Литература.

Azevedo et al. Equal numbers of neuronal and nonneuronal cells make the human brain an isometrically scaled-up primate brain. (2009) https://doi.org/10.1002/cne.21974

The MICrONS Consortium. Functional connectomics spanning multiple areas of mouse visual cortex. Nature 640, 435–447 (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-08790-w

[alesha_popovich]

Anton_Peplov в сообщении #1718595 писал(а):

В мозге человека оценочно $8{,}6 \cdot 10^{10}$ нейронов (Azevedo, 2009) и $\sim 10^{14}$ синапсов. Казалось бы, вполне подъемные числа: уже сейчас у LLM триллионы синапсов. Проблема в том, чтобы узнать, какой нейрон с каким соединяется синапсом, иначе говоря, построить коннектом человеческого мозга.

Там же ещё вроде прикол в том, что биологический нейрон тоже не такой простой, как искусственный. Например, он может несколько разных нейромедиаторов испускать, и соответственно принимающий нейрон как то по разному на них реагирует.

[Anton_Peplov]

alesha_popovich в сообщении #1718597 писал(а):

Там же ещё вроде прикол в том, что биологический нейрон тоже не такой простой, как искусственный.

Да, человеческий мозг - сложная машина:
1) мозг - это не только нейроны. В последние десятилетия в нейробиологии набирает популярность идея, что глия принимает активное участие в обработке информации. Ранее глиальным клеткам отводили роль "прислуги нейронов": кормить, отводить отходы, служить опорным каркасом и т.д.
2) в мозге существует внесинаптическая химическая передача информации (через выбрасывание в межклеточное пространство нейромодуляторов, достигающих многих нейронов сразу)
3) даже электрические сигналы в мозге разные. Есть импульсы возбуждения (волна деполяризации мембраны) и импульсы торможения (волна гиперполяризации мембраны). Импульсы возбуждения, в свою очередь, делятся на потенциал действия и локальные градуальные потенциалы различных видов.
4) и нейроны тоже разные. Помимо цитоархитектоники (поля Бродмана), они различаются картиной экспрессии генов, и по этому последнему признаку типов нейронов не много, а невыносимо много. Роль различий в экспрессии в высшей нервной деятельности пока не установлена, но это не значит, что ее нет.

Однако я верю, что полный коннектом человеческого мозга, собранный из обобщенных нейронов (generalized neuron) и обработанный напильником в нужных местах, мог бы научиться решать разные задачи, включая сенсомоторные, на уровне, близком к человеческому. Для решения таких задач не нужна точная копия человеческой психики, которая наверняка довольно случайная точка в пространстве возможных решений.

[Mihaylo]

Rasool в сообщении #1718591 писал(а):

ИИ с помощью бионики

Это тупиковый путь. Тут и проблема повторения сенсомоторного опыта вылазит и много других проблем. При этом от бионики уже всё взято, улучшено и успешно применяется. Но вы видимо, не в курсе о том, что я сейчас сказал. Обращение к бионике - это скрытое мозгопоклонничество. Поэтому и не в курсе.

[Rasool]

alesha_popovich в сообщении #1718597 писал(а):

Там же ещё вроде прикол в том, что биологический нейрон тоже не такой простой, как искусственный. Например, он может несколько разных нейромедиаторов испускать, и соответственно принимающий нейрон как то по разному на них реагирует.

К тому же:

Цитата:

Обзор от ИИ Google:
В мозге человека один нейрон имеет в среднем от 1 000 до 10 000 синапсов (контактов с другими нейронами). Общее количество нейронных связей в мозге достигает около 100–600 триллионов, а в отдельных областях (например, мозжечке) количество синапсов на клетку может достигать сотен тысяч.

[Mihaylo]

Ради бога, от упоминания чисел типа "сотни тысяч", "триллионы" не впадайте в мозгопоклонничество, ибо всё то же самое можно говорить про датацентры, видеокарты и т.д.

[Dan B-Yallay]

(Оффтоп)

BigGrayMouse в сообщении #1718602 писал(а):

Но главная проблема в следующем: как исследовать мозг, если интенсивное, глубокое воздействие его необратимо разрушает, а не интенсивное и не глубокое мало чего позволяет узнать? .....То же самое в отношении нейрона - интенсивное разрушает, не интенсивное не позволяет разглядеть подробности.

$$\displaystyle \Delta x\Delta p_{x}\geqslant \hbar /2 $$

[Mihaylo]

Ну да, "кот Шредингера" - это меньшая из проблем, она стоит после проблемы повторения сенсомоторного опыта человека. Сколько мы ещё будем обсуждать глупости любителей альтернативных подходов?