Inteligencja w prostych komórkach i innych zwierzętach

Drobne skupiska komórek potrafią się uczyć, tworzyć wspomnienia i podejmować ważne decyzje — kluczowe elementy myślenia. A jednak nie mają mózgów.

Wypławek nie jest niczyim wyobrażeniem geniusza. Ten płaziniec w kształcie przecinka wije się w mule jezior i stawów na całym świecie. Jego głowa wielkości łebka szpilki ma mikroskopijną strukturę, która uchodzi za mózg. Dwie plamki oczne są osadzone tak blisko siebie, że wygląda to niemal komiksowo — jakby był wiecznie zdezorientowany. Nie aspiruje do niczego więcej niż życie dennego żerowca.

Ale ten robak opanował jedno zadanie, które wymykało się największym umysłom ludzkości: doskonałą regenerację. Rozerwij go na pół, a głowa wyhoduje nowy ogon, podczas gdy ogon wyhoduje nową głowę. Po tygodniu dwa zdrowe robaki odpływają.

Wyhodowanie nowej głowy to zgrabna sztuczka, ale to tylny koniec robaka intryguje biologa Michaela Levina z Uniwersytetu Tuftsa. Bada między innymi sposób, w jaki ciała rozwijają się z pojedynczych komórek, a jego badania doprowadziły go do podejrzenia, że inteligencja istot żywych leży poza ich mózgami w zaskakująco dużym stopniu. Niemała inteligencja może tkwić na przykład w komórkach tylnego końca robaka. „Cała inteligencja to tak naprawdę inteligencja zbiorowa, bo każdy system poznawczy składa się z jakichś części” — mówi Levin. Zwierzę, które potrafi przetrwać całkowitą utratę głowy, było dla niego idealnym obiektem badawczym.

W stanie naturalnym wypławki wolą gładkie i osłonięte od szorstkiego i otwartego. Włóż je do szalki z rowkowanym dnem, a przytulą się do brzegu. Ale w swoim laboratorium, jakieś dziesięć lat temu, Levin przyzwyczaił niektóre wypławki, by oczekiwały smakowitych kawałków przecieru z wątroby, które wkraplał na środek rowkowanej szalki. Wkrótce straciły cały lęk przed szorstkim fragmentem i chętnie przekraczały granicę, by zdobyć przysmak. Inne robaki trenował tak samo, ale w gładkich szalkach. Potem wszystkim odciął głowy.

Levin wyrzucił przednie końce i poczekał dwa tygodnie, aż tylne końce odrosły w nowe głowy. Następnie umieścił zregenerowane robaki w rowkowanych szalkach i wkroplił wątrobę na środek. Robaki, które w poprzednim wcieleniu żyły w gładkiej szalce, niechętnie się ruszały. Ale robaki zregenerowane z ogonów, które żyły w rowkowanych szalkach, szybciej uczyły się podążać po jedzenie. Jakimś cudem, mimo całkowitej utraty mózgów, te wypławki zachowały wspomnienie nagrody z wątroby. Ale jak? Gdzie?

Komórki głowy płazińca Dugesia japonica mają inne napięcia bioelektryczne niż komórki ogona. Zamień napięcia miejscami i odetnij ogon, a głowa zregeneruje drugą głowę.

Okazuje się, że zwykłe komórki — nie tylko wysoce wyspecjalizowane komórki mózgu, takie jak neurony — potrafią przechowywać informacje i działać na ich podstawie. Levin pokazał teraz, że komórki robią to, wykorzystując subtelne zmiany pól elektrycznych jako rodzaj pamięci. Te odkrycia postawiły biologa w awangardzie nowej dziedziny zwanej kognicją bazalną. Badacze w tej rozwijającej się dziedzinie dostrzegli znamiona inteligencji — uczenie się, pamięć, rozwiązywanie problemów — zarówno poza mózgami, jak i w nich.

Jeszcze do niedawna większość naukowców uważała, że prawdziwe poznanie pojawiło się wraz z pierwszymi mózgami pół miliarda lat temu. Bez skomplikowanych skupisk neuronów zachowanie było jedynie rodzajem odruchu. Ale Levin i kilku innych badaczy uważają inaczej. Nie zaprzecza, że mózgi są niesamowite — to wzorce szybkości i mocy obliczeniowej. Ale różnice między skupiskami komórek a mózgami widzi jako różnice stopnia, nie rodzaju. Levin podejrzewa wręcz, że poznanie prawdopodobnie wyewoluowało, gdy komórki zaczęły współpracować przy niezwykle trudnym zadaniu budowania złożonych organizmów, a potem zostało wzmocnione w mózgi, by zwierzęta mogły poruszać się i myśleć szybciej.

To stanowisko przyjmują badacze z różnych dziedzin, w tym robotycy tacy jak Josh Bongard, częsty współpracownik Levina, który kieruje Laboratorium Morfologii, Ewolucji i Poznania na Uniwersytecie Vermont. „Mózgi były jednym z najnowszych wynalazków Matki Natury, czymś, co przyszło na końcu” — mówi Bongard, który ma nadzieję budować głęboko inteligentne maszyny od podstaw. „Jasne jest, że ciało ma znaczenie, a potem jakoś dokładasz na wierzch poznanie neuronowe. To wisienka na torcie. Nie sam tort”. W ostatnich latach zainteresowanie kognicją bazalną eksplodowało, gdy badacze rozpoznali kolejne przykłady zaskakująco wyrafinowanej inteligencji działającej w królestwach życia — bez potrzeby mózgu. Dla naukowców zajmujących się sztuczną inteligencją, takich jak Bongard, kognicja bazalna jest ucieczką od pułapki założenia, że przyszłe inteligencje muszą naśladować mózgocentryczny ludzki model. Dla specjalistów medycznych pojawiają się kuszące przesłanki, że można obudzić wrodzone moce komórek do leczenia i regeneracji.

A dla umysłów filozoficznych kognicja bazalna ukazuje świat w olśniewająco nowym świetle. Może myślenie zaczyna się od prostego początku. Może dzieje się wokół nas każdego dnia, w formach, których nie rozpoznaliśmy, bo nie wiedzieliśmy, czego szukać. Może umysły są wszędzie.

Choć dziś brzmi to jak idea z mroków średniowiecza, jeszcze kilkadziesiąt lat temu wielu naukowców wierzyło, że zwierzęta inne niż człowiek nie mogą odczuwać bólu ani innych emocji. Prawdziwe myślenie? Wykluczone. Umysł był domeną ludzi. „To był ostatni przyczółek” — mówi Pamela Lyon z Uniwersytetu Adelaide, badaczka kognicji bazalnej, która w 2018 r. uknuła nazwę tej dziedziny. Lyon postrzega upór naukowców, że ludzka inteligencja jest jakościowo odmienna, jako kolejną skazaną na porażkę formę wyjątkowości. „Zostaliśmy wyrwani z każdej centralnej pozycji, jaką zajmowaliśmy” — zauważa. Ziemia nie jest środkiem wszechświata. Ludzie to po prostu kolejny gatunek zwierząt. Ale prawdziwe poznanie — to miało nas wyróżniać.

Teraz i to przekonanie się cofa, gdy badacze dokumentują bogate życie wewnętrzne stworzeń coraz bardziej od nas odległych. Małpy, psy, delfiny, wrony, a nawet owady okazują się bystrzejsze, niż przypuszczano. W swojej książce z 2022 r. „Umysł pszczoły” ekolog behawioralny Lars Chittka opisuje dziesięciolecia pracy z pszczołami miodnymi, pokazując, że pszczoły potrafią używać języka migowego, rozpoznawać indywidualne ludzkie twarze oraz zapamiętywać i przekazywać położenie odległych kwiatów. Mają dobre i złe nastroje, a bliskie śmierci doświadczenia — na przykład złapanie przez animatronicznego pająka ukrytego w kwiecie — mogą je traumatyzować. (Kogo by nie?)

Ale pszczoły to oczywiście zwierzęta z prawdziwymi mózgami, więc szczypta inteligencji nie wstrząsa paradygmatem. Większe wyzwanie przynoszą dowody zaskakująco wyrafinowanego zachowania u naszych bezmózgich krewnych. „Neuron nie jest cudowną komórką” — mówi Stefano Mancuso, botanik z Uniwersytetu we Florencji, autor kilku książek o inteligencji roślin. „To zwykła komórka, która potrafi wytworzyć sygnał elektryczny. U roślin prawie każda komórka to potrafi”.

U jednej rośliny, mimozy wstydliwej, pierzaste liście normalnie składają się i więdną po dotknięciu (mechanizm obronny przed zjedzeniem), ale gdy zespół naukowców z Uniwersytetu Australii Zachodniej i Uniwersytetu we Florencji we Włoszech kondycjonował roślinę, potrząsając nią przez cały dzień bez wyrządzania jej krzywdy, szybko nauczyła się ignorować bodziec. Co najbardziej zdumiewające, gdy naukowcy zostawili roślinę w spokoju na miesiąc, a potem ponownie ją przetestowali, pamiętała to doświadczenie. Inne rośliny mają inne zdolności. Muchołówka amerykańska potrafi liczyć: zamyka się tylko wtedy, gdy dwa włoski czuciowe na jej pułapce zostaną poruszone w szybkim następstwie, a soki trawienne wlewa do zamkniętej pułapki dopiero wtedy, gdy włoski czuciowe zostaną poruszone jeszcze trzy razy.

Te reakcje roślin są pośredniczone przez sygnały elektryczne, podobnie jak u zwierząt. Podłącz muchołówkę do mimozy wstydliwej, a dotknięcie włoska czuciowego muchołówki sprawi, że cała mimoza się zapadnie. Te i inne rośliny można też znieczulić gazem anestetycznym. Ich aktywność elektryczna spłaszcza się, a one przestają reagować, jakby były nieprzytomne.

Rośliny potrafią zaskakująco dobrze wyczuwać otoczenie. Wiedzą, czy są zacieniane przez własną część, czy przez coś innego. Potrafią wykryć dźwięk płynącej wody (i rosnąć w jej kierunku) oraz dźwięk skrzydeł pszczół (i przygotowawczo produkować nektar). Wiedzą, kiedy są zjadane przez owady, i wytwarzają w odpowiedzi paskudne chemikalia obronne. Wiedzą nawet, kiedy ich sąsiedzi są atakowani: gdy naukowcy odtworzyli rzeżusze nagranie chrupiących gąsienic, to wystarczyło, by roślina wysłała do liści przypływ oleju gorczycznego.

Rośliny wykorzystują bioelektryczność do komunikacji i działania. Jeśli musniesz włosek czuciowy muchołówki amerykańskiej (po prawej), a muchołówka będzie połączona z mimozą wstydliwą (po lewej), liście mimozy złożą się i zwiędną.

Najbardziej niezwykłe zachowanie roślin bywa niedoceniane, bo widzimy je każdego dnia: wydają się dokładnie wiedzieć, jaki mają kształt, i planować przyszły wzrost na podstawie widoków, dźwięków i zapachów wokół siebie, podejmując skomplikowane decyzje o tym, gdzie mogą znajdować się przyszłe zasoby i zagrożenia, w sposób, którego nie da się sprowadzić do prostych wzorów. Jak ujmuje to Paco Calvo, dyrektor Laboratorium Minimalnej Inteligencji na Uniwersytecie w Murcji w Hiszpanii i autor „Planta Sapiens”: „Rośliny muszą planować naprzód, by osiągać cele, a żeby to robić, muszą integrować ogromne zbiory danych. Muszą wchodzić w interakcję z otoczeniem adaptacyjnie i proaktywnie oraz myśleć o przyszłości. Po prostu nie mogą sobie pozwolić na nic innego”.

Nie znaczy to, że rośliny są geniuszami, ale w ramach ograniczonego zestawu narzędzi wykazują solidną zdolność postrzegania świata i wykorzystywania informacji, by zdobyć to, czego potrzebują — kluczowe składniki inteligencji. Ale rośliny to stosunkowo łatwy przypadek: brak mózgu, ale mnóstwo złożoności i biliony komórek do zabawy. Inaczej jest w przypadku organizmów jednokomórkowych, które tradycyjnie niemal wszyscy zaliczali do kategorii „bezmózgich”. Jeśli ameby potrafią myśleć, ludzkość musi przemyśleć całe mnóstwo założeń.

A jednak dowody na myślący kożuch stawowy rosną z dnia na dzień. Weźmy śluzowca, komórkową kałużę przypominającą roztopiony ser Velveeta, która sączy się przez lasy świata, trawiąc martwą materię roślinną. Choć może mieć rozmiar dywanika, śluzowiec jest jedną komórką z wieloma jądrami. Nie ma układu nerwowego, a jest znakomitym rozwiązującym problemy. Gdy badacze z Japonii i Węgier umieścili śluzowca na jednym końcu labiryntu, a na drugim stos płatków owsianych, śluzowiec zrobił to, co śluzowce robią: zbadał każdą możliwą opcję w poszukiwaniu smakowitych zasobów. Ale gdy znalazł płatki owsiane, wycofał się ze wszystkich ślepych zaułków i skoncentrował swoje ciało na ścieżce prowadzącej do owsa, za każdym razem wybierając najkrótszą trasę przez labirynt (z czterech możliwych rozwiązań). Zainspirowani tym eksperymentem ci sami badacze ułożyli potem płatki owsiane wokół śluzowca w pozycjach i ilościach mających odzwierciedlać strukturę populacji Tokio, a śluzowiec wykrzywił się w całkiem znośną mapę tokijskiego systemu metra.

Takie rozwiązywanie problemów można by zbyć jako proste algorytmy, ale inne eksperymenty jasno pokazują, że śluzowce potrafią się uczyć. Gdy Audrey Dussutour z francuskiego Narodowego Centrum Badań Naukowych umieściła szalki z owsianką na dalekim końcu mostu wyłożonego kofeiną (która dla śluzowców jest obrzydliwa), śluzowce przez dni były zablokowane, szukając drogi przez most jak arachnofob próbujący prześlizgnąć się obok tarantuli. W końcu tak zgłodniały, że się odważyły, przeszły przez kofeinę i ucztowały na pysznej owsiance, a wkrótce straciły całą niechęć do wcześniej odrażającej rzeczy. Przezwyciężyły zahamowania i nauczyły się z doświadczenia, a pamięć zachowały nawet po wprowadzeniu ich w stan zawieszonej animacji na rok.

Co sprowadza nas z powrotem do pozbawionych głów wypławków. Jak coś bez mózgu może cokolwiek pamiętać? Gdzie przechowywana jest pamięć? Gdzie jest jego umysł?

Ortodoksyjny pogląd mówi, że pamięć jest przechowywana jako stabilna sieć połączeń synaptycznych między neuronami w mózgu. „Ten pogląd wyraźnie pęka” — mówi Levin. Część pracy rozbiórkowej wykonało laboratorium neurobiologa Davida Glanzmana z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles. Glanzman potrafił przenieść wspomnienie wstrząsu elektrycznego z jednego ślimaka morskiego na drugiego, wyodrębniając RNA z mózgów porażonych ślimaków i wstrzykując je do mózgów nowych. Biorcy „pamiętali” następnie, by cofnąć się przed dotykiem poprzedzającym wstrząs. Jeśli RNA może być medium przechowywania pamięci, każda komórka może mieć tę zdolność, nie tylko neurony.

Rzeczywiście, nie brakuje możliwych mechanizmów, dzięki którym skupiska komórek mogą włączać doświadczenie. Wszystkie komórki mają wiele regulowanych elementów w cytoszkieletach i sieciach regulacji genów, które można ustawić w różnych konformacjach i które mogą wpływać na późniejsze zachowanie. W przypadku pozbawionych głów wypławków naukowcy wciąż nie wiedzą tego na pewno, ale być może pozostałe ciała przechowywały informacje w swoich wnętrzach komórkowych, które mogły być przekazane reszcie ciała podczas odbudowy. Być może podstawowa reakcja ich nerwów na szorstkie dno została już zmieniona.

Levin uważa jednak, że dzieje się coś jeszcze bardziej intrygującego: być może wrażenie było przechowywane nie tylko w komórkach, ale w ich stanach interakcji poprzez bioelektryczność — subtelny prąd, który przepływa przez wszystko, co żyje. Levin spędził znaczną część kariery na badaniu, jak zbiorowości komórek komunikują się, by rozwiązywać wyrafinowane wyzwania podczas morfogenezy, czyli budowania ciała. Jak współpracują, by tworzyć kończyny i narządy w dokładnie właściwych miejscach? Część odpowiedzi zdaje się leżeć w bioelektryczności.

Fakt, że przez ciała przebiega elektryczność, znany jest od stuleci, ale do całkiem niedawna większość biologów sądziła, że służy ona głównie do przekazywania sygnałów. Puść prąd przez układ nerwowy żaby, a jej noga kopnie. Neurony wykorzystywały bioelektryczność do przekazywania informacji, ale większość naukowców wierzyła, że to specjalność mózgów, nie ciał.

Od lat 30. XX wieku jednak niewielka grupa badaczy zauważyła, że inne typy komórek zdają się wykorzystywać bioelektryczność do przechowywania i wymiany informacji. Levin zanurzył się w tym niekonwencjonalnym dorobku i wykonał kolejny skok poznawczy, opierając się na swoim wykształceniu informatycznym. W czasie szkoły utrzymywał się z pisania kodu i wiedział, że komputery używają elektryczności, by przełączać tranzystory między 0 a 1, a wszystkie programy komputerowe są zbudowane na tym binarnym fundamencie. Gdy więc jako student dowiedział się, że wszystkie komórki ciała mają w błonach kanały działające jak bramki napięciowe, przepuszczające różne poziomy prądu, natychmiast zobaczył, że takie bramki mogą działać jak tranzystory, a komórki mogą wykorzystywać to przetwarzanie informacji napędzane elektrycznością do koordynowania działań.

Aby sprawdzić, czy zmiany napięcia naprawdę zmieniają sposób przekazywania informacji między komórkami, Levin zwrócił się do swojej farmy wypławków. W latach 2000. zaprojektował sposób pomiaru napięcia w dowolnym punkcie wypławka i odkrył różne napięcia na głowie i na końcu ogona. Gdy użył leków, by zmienić napięcie ogona na takie, jakie normalnie występuje w głowie, robak nie zareagował. Ale potem przeciął wypławka na pół, a przedni koniec odrósł w drugą głowę zamiast ogona. Co zdumiewające, gdy Levin przeciął nowego robaka na pół, obie głowy wyhodowały nowe głowy. Choć robaki były genetycznie identyczne z normalnymi wypławkami, jednorazowa zmiana napięcia dała trwały, dwugłowy stan.

Aby uzyskać więcej potwierdzeń, że bioelektryczność może kontrolować kształt i wzrost ciała, Levin zwrócił się do afrykańskich żab szponiastych, popularnych zwierząt laboratoryjnych, które szybko przechodzą metamorfozę od jaja przez kijankę do dorosłej postaci. Odkrył, że może wywołać powstanie działającego oka w dowolnym miejscu kijanki, indukując w tym punkcie określone napięcie. Wystarczyło zastosować właściwy podpis bioelektryczny do rany przez 24 godziny, by wywołać regenerację funkcjonalnej nogi. Komórki zrobiły resztę.

„To wywołanie podprogramu” — mówi Levin. W programowaniu komputerowym wywołanie podprogramu to fragment kodu — rodzaj skrótu — który mówi maszynie, by uruchomiła cały zestaw niższych mechanicznych działań. Piękno tego wyższego poziomu programowania polega na tym, że pozwala nam kontrolować miliardy obwodów bez konieczności otwierania maszyny i ręcznego zmieniania każdego z nich. Tak było w przypadku budowania oczu kijanki. Nikt nie musiał mikrozarządzać konstrukcją soczewek, siatkówek i wszystkich innych części oka. Wszystko można było kontrolować na poziomie bioelektryczności. „To dosłownie klej poznawczy” — mówi Levin. „To właśnie pozwala grupom komórek działać razem”.

Levin wierzy, że to odkrycie może mieć głębokie znaczenie nie tylko dla naszego rozumienia ewolucji poznania, ale także dla medycyny człowieka. Nauka „mówienia komórkami” — koordynowania zachowania komórek poprzez bioelektryczność — może pomóc nam leczyć nowotwory, chorobę powstającą wtedy, gdy część ciała przestaje współpracować z resztą. Normalne komórki są zaprogramowane, by działać jako część zbiorowości, trzymając się przydzielonych zadań — komórka wątroby, komórka skóry i tak dalej. Ale komórki nowotworowe przestają wykonywać swoją pracę i zaczynają traktować otaczające ciało jak nieznane środowisko, wyruszając na własną rękę, by szukać pożywienia, replikować się i bronić przed atakiem. Innymi słowy, zachowują się jak niezależne organizmy.

Dlaczego tracą tożsamość grupową? Częściowo, mówi Levin, bo mechanizmy podtrzymujące komórkowe stopienie umysłów mogą zawieść. „Stres, chemikalia, mutacje genetyczne — wszystko to może powodować załamanie tej komunikacji” — mówi. Jego zespół potrafił wywołać guzy u żab po prostu przez wymuszenie „złego” wzorca bioelektrycznego na zdrową tkankę. To tak, jakby komórki nowotworowe przestały otrzymywać rozkazy i przeszły na własną stronę.

Jeszcze bardziej kuszące jest to, że Levin rozproszył guzy, wprowadzając z powrotem właściwy wzorzec bioelektryczny — w efekcie przywracając komunikację między odłączonym nowotworem a ciałem, jakby sprowadzał uśpioną komórkę z powrotem do szeregu. Spekuluje, że w przyszłości terapia bioelektryczna mogłaby być stosowana u ludzi do zatrzymywania wzrostu guzów. Mogłaby też odgrywać rolę w regeneracji zawodzących narządów — powiedzmy nerek czy serca — jeśli naukowcy złamią kod bioelektryczny, który mówi komórkom, by zaczęły rosnąć we właściwych wzorcach. W przypadku kijanek Levin pokazał zresztą, że zwierzęta cierpiące na ogromne uszkodzenie mózgu przy urodzeniu były w stanie zbudować normalne mózgi po odpowiednim „strzale” bioelektryczności.

Badania Levina zawsze miały namacalne zastosowania, takie jak terapia nowotworów, regeneracja kończyn i gojenie ran. Ale w ciągu ostatnich kilku lat pozwolił, by do jego prac i wystąpień wkradł się nurt filozoficzny. „To był swego rodzaju powolny rollout” — przyznaje. „Miałem te pomysły od dziesięcioleci, ale nie był to właściwy czas, by o nich mówić”.

Zaczęło się to zmieniać wraz ze słynnym artykułem z 2019 r. „The Computational Boundary of a Self” („Obliczeniowa granica jaźni”), w którym wykorzystał wyniki swoich eksperymentów, by argumentować, że wszyscy jesteśmy zbiorowymi inteligencjami zbudowanymi z mniejszych, wysoce kompetentnych agentów rozwiązujących problemy. Jak powiedział Bongard z Vermont „New York Timesowi”: „Tym, czym jesteśmy, są inteligentne maszyny złożone z inteligentnych maszyn złożonych z inteligentnych maszyn — aż do samego dołu”.

Dla Levina to olśnienie wzięło się częściowo z obserwacji ciał jego żab szponiastych w trakcie rozwoju. Podczas przemiany żab z kijanki w dorosłą postać ich twarze przechodzą ogromną przebudowę. Głowa zmienia kształt, a oczy, usta i nozdrza przemieszczają się na nowe pozycje. Powszechne założenie było takie, że te przetasowania są wbudowane na stałe i wynikają z prostych mechanicznych algorytmów realizowanych przez geny, ale Levin podejrzewał, że nie jest to aż tak z góry przesądzone. Elektrycznie pomieszał więc normalny rozwój embrionów żab, by stworzyć kijanki z oczami, nozdrzami i ustami w najróżniejszych złych miejscach. Levin nazwał je „kijankami Picassa” i naprawdę wyglądały jak dzieła Picassa.

Gdyby przebudowa była zaprogramowana z góry, ostateczna twarz żaby powinna być tak popsuta jak kijanka. Nic w ewolucyjnej przeszłości żaby nie dało jej genów do radzenia sobie z tak nową sytuacją. Ale Levin z zdumieniem patrzył, jak oczy i usta znajdują właściwy układ, gdy kijanki przekształcały się w żaby. Komórki miały abstrakcyjny cel i współpracowały, by go osiągnąć. „To inteligencja w działaniu” — pisał Levin — „zdolność osiągania konkretnego celu lub rozwiązywania problemu przez podejmowanie nowych kroków w obliczu zmieniających się okoliczności”. Stopione w umysł zbiorowy przez bioelektryczność, komórki osiągały wyczyny bioinżynierii znacznie przewyższające dokonania naszych najlepszych genetycznych sztukmistrzów.

Część najintensywniejszego zainteresowania pracą Levina pochodzi z dziedzin sztucznej inteligencji i robotyki, które widzą w kognicji bazalnej sposób na rozwiązanie niektórych podstawowych słabości. Przy całej swojej niezwykłej sprawności w manipulowaniu językiem czy graniu w gry o dobrze zdefiniowanych zasadach AI wciąż z ogromnym trudem rozumieją świat fizyczny. Potrafią tworzyć sonety w stylu Szekspira, ale zapytaj je, jak chodzić albo jak przewidzieć, jak piłka stoczy się ze wzgórza, a nie mają pojęcia.

Zdaniem Bongarda dzieje się tak, ponieważ te AI są w pewnym sensie zbyt „głowiowe”. „Jeśli pobawisz się tymi AI, zaczniesz widzieć, gdzie są pęknięcia. A one dotyczą rzeczy takich jak zdrowy rozsądek oraz przyczyna i skutek, co wskazuje, dlaczego potrzebujesz ciała. Jeśli masz ciało, możesz uczyć się o przyczynie i skutku, bo możesz wywoływać skutki. Ale te systemy AI nie mogą uczyć się o świecie przez szturchanie go”.

Bongard jest w awangardzie ruchu „ucieleśnionego poznania”, który dąży do projektowania robotów uczących się o świecie przez monitorowanie sposobu, w jaki ich forma wchodzi z nim w interakcję. Jako przykład ucieleśnionego poznania w działaniu podaje swoje półtoraroczne dziecko, „które prawdopodobnie właśnie demoluje kuchnię. To właśnie robią małe dzieci. Szturchają świat, dosłownie i metaforycznie, a potem patrzą, jak świat odpycha. To nieustępliwe”.

Laboratorium Bongarda używa programów AI do projektowania robotów z elastycznych, przypominających klocki LEGO sześcianów, które nazywa „Minecraftem dla robotyki”. Sześciany działają jak kanciaste mięśnie, pozwalając robotom poruszać ciałami jak gąsienice. Zaprojektowane przez AI roboty uczą się metodą prób i błędów, dodając i odejmując sześciany oraz „ewoluując” w bardziej mobilne formy, gdy najgorsze projekty zostają wyeliminowane.

W 2020 r. AI Bongarda odkryła, jak zmusić roboty do chodzenia. To osiągnięcie zainspirowało laboratorium Levina do użycia mikrochirurgii, by usunąć żywe komórki macierzyste skóry z afrykańskiej żaby szponiastej i zachęcić je, by zetknęły się ze sobą w wodzie. Komórki zlały się w grudkę wielkości ziarna sezamu i działały jako jedność. Komórki skóry mają rzęski — maleńkie włoski, które zwykle utrzymują warstwę ochronnego śluzu na powierzchni dorosłej żaby — ale te twory użyły rzęsek jak wioseł, wiosłując przez swój nowy świat. Nawigowały w labiryntach, a nawet zamykały rany, gdy zostały uszkodzone. Uwolnione od ograniczonej egzystencji w biologicznej kostce, stały się czymś nowym i jak najlepiej wykorzystały swoją sytuację. Zdecydowanie nie były żabami, mimo że dzieliły identyczny genom. Ale ponieważ komórki pierwotnie pochodziły od żab z rodzaju Xenopus, Levin i Bongard nazwali te twory „ksenobotami”. W 2023 r. pokazali, że podobne wyczyny mogą osiągnąć fragmenty innego gatunku: ludzkich komórek płuc. Skupiska ludzkich komórek samoczynnie się montowały i poruszały w określony sposób. Zespół z Tufts nazwał je „antrobotami”.

Dla Levina ksenoboty i antroboty to kolejny znak, że musimy przemyśleć sposób, w jaki poznanie rozgrywa się w rzeczywistym świecie. „Zwykle gdy pytasz o jakąś żywą istotę, pytasz: ‚Dlaczego ma taki kształt, jaki ma? Dlaczego ma takie zachowania, jakie ma?’ I standardowa odpowiedź brzmi: ewolucja, oczywiście. Przez eony była do tego wybierana. A teraz zgadnij co? Nigdy nie istniały żadne ksenoboty. Nigdy nie było żadnej presji, by być dobrym ksenobotem. Więc dlaczego te rzeczy robią to, co robią, w ciągu 24 godzin od znalezienia się w świecie? Myślę, że to dlatego, że ewolucja nie produkuje konkretnych rozwiązań konkretnych problemów. Produkuje maszyny do rozwiązywania problemów”.

Ksenoboty i antroboty są oczywiście dość ograniczone w możliwościach, ale być może dają wgląd w to, jak inteligencja może naturalnie się skalować, gdy pojedyncze jednostki z określonymi celami i potrzebami zaczynają współpracować. Levin widzi tę wrodzoną skłonność do innowacji jako jedną z sił napędowych ewolucji, popychającą świat w stronę stanu, który Charles Darwin ująłby może jako „niekończące się formy najpiękniejsze”. „Nie mamy na to jeszcze dobrego słownictwa” — mówi — „ale szczerze wierzę, że przyszłość tego wszystkiego będzie wyglądać bardziej jak rozmowa o psychiatrii niż o chemii. Skończymy z rachunkiem nacisków, wspomnień i przyciągania”.

Levin ma nadzieję, że ta wizja pomoże nam przezwyciężyć trudność w uznawaniu umysłów, które przychodzą w opakowaniach mało przypominających nasze własne — niezależnie od tego, czy są zrobione ze śluzu, czy z krzemu. Dla Lyon z Adelaide uznanie tego pokrewieństwa jest prawdziwą obietnicą kognicji bazalnej. „Myślimy, że jesteśmy koroną stworzenia” — mówi. „Ale jeśli zaczniemy zdawać sobie sprawę, że mamy o wiele więcej wspólnego z źdźbłami trawy i bakteriami w naszych żołądkach — że jesteśmy spokrewnieni na naprawdę, naprawdę głębokim poziomie — zmienia to cały paradygmat tego, co to znaczy być człowiekiem na tej planecie”.

W istocie sam akt życia jest domyślnie stanem poznawczym, mówi Lyon. Każda komórka musi stale oceniać swoje otoczenie, podejmować decyzje o tym, co wpuścić, a co zatrzymać na zewnątrz, i planować kolejne kroki. Poznanie nie pojawiło się później w ewolucji. To ono umożliwiło życie.

„Wszystko, co widzisz żywego, robi tę zdumiewającą rzecz” — wskazuje Lyon. „Gdyby samolot potrafił to robić, pobierałby paliwo i surowce ze świata zewnętrznego, produkując nie tylko swoje części, ale także maszyny potrzebne do wytworzenia tych części, i wykonywałby naprawy — wszystko podczas lotu! To, co robimy, jest niczym mniej niż cudem”.

Źródło: Rowan Jacobsen; ilustracje: Natalya Balnova; „Scientific American” nr 330, styczeń 2024.

Podzielone społeczeństwo

Dwieście szympansów jest uwikłanych w rzadką „wojnę domową”. ... Read more

My też jesteśmy wielkimi małpami

Ludzie to wielkie małpy – należymy do tej samej rodziny człowiekowatych co goryle, orangutany i szympansy. Nasi najbliżsi krewni potrafią zadziwić naukowców zachowaniami i inteligencją przypominającymi ludzkie. Małpy człekokształtne uczą się słów, używają narzędzi i opatrują rany. ... Read more

Pszczoły miodne potrafią wyczuć raka płuc we wczesnym stadium

Nowe badanie pokazało, że pszczoły miodne są w stanie wykryć raka płuc nawet w bardzo niskich stężeniach. To odkrycie może w przyszłości umożliwić wcześniejszą diagnostykę tej choroby. ... Read more

Komentarze:

Brak komentarzy. Bądź pierwszy