Profielwerkstuk: Het digitaliseren van geheugen De bronafbeelding bekijken Door: Koen Poortvliet V6a Begeleidend docent: Dhr P. J. G. Braas Datum: 02-12-2019 School: Hoeksch Lyceum ___________________ Inhoudsopgave: ___________________ Inleiding Al generaties lang fantaseren mensen over de mogelijkheid om met machines te communiceren. Hiervoor zou een communicatiemiddel nodig zijn tussen het brein en een computer. Het probleem is echter, dat we nog niet al te veel weten over het menselijk brein. In de 21e eeuw worden hier langzaam maar zeker meer geheimen over onthuld. Het gekke is hier, dat het brein hetgeen is dat de mens zo uniek maakt, maar dat we er toch maar relatief weinig van afweten. Hierdoor begon ik te filosoferen over dit brein. Hierbij vroeg ik me met name af wat het geheugen is en wat dit voor ons in de toekomst zou kunnen gaan betekenen. Na het boek ‘Homo Deus’, van Yuval Noah Harari gelezen te hebben, begon ik me af te vragen wat er allemaal mogelijk zou zijn. In ‘Homo Deus’ gaat het onder andere over de relatie tussen mens en machines en hoe de mens in de toekomst waardeloos wordt ten opzichte van de kunstmatige intelligentie. Een uitspraak in dat boek die me altijd bij is gebleven is de volgende: Harari: ‘History began when humans invented Gods and history will end when human become Gods’. Over deze stelling heb ik vaak nagedacht. Je kunt je bijvoorbeeld afvragen: Hoe worden mensen dan Goden? Ik ging filosoferen over een soort combinatie tussen mens en machine en wat we met het geheugen van de mens zouden kunnen doen om het geheugen van een computer te evenaren: kunnen we ons geheugen digitaliseren? Op deze manier zal de mens in de toekomst misschien wel een ander lichaam hebben. Misschien bestaan mensen in plaats van uit vlees en bloed, wel uit metaal en elektriciteit. Naast visies als deze zal ik uitleg geven over waarom iemand zijn geheugen zou willen digitaliseren en wat de potentiële voordelen hiervan kunnen zijn. Kan de mens misschien onsterfelijk worden? Een vraag die deze filosofische kwestie bij mij opriep was: hoe? Op welke manier zou de mens in staat zijn om zijn eigen geheugen in een computer te uploaden om zo zelf een soort ‘supermens’ te worden? Verder geef ik in dit werkstuk nog een aantal voorbeelden van onderzoeken die gedaan zijn en de belemmeringen die zich voordoen bij het digitaliseren van geheugen. ________________ 1. Het geheugen Voor we de sprong in het diepe maken als het gaat om een onderwerp als dit, is het belangrijk om vast te stellen waar we het nu precies over hebben: ‘Het geheugen’. Voor u als lezer, bestaat het geheugen misschien uit alles wat u onthouden heeft van vroeger of wat u zich kan herinneren van het laatste gesprek dat u voerde. Misschien moet u wel gelijk denken aan hetgeen u deze ochtend als ontbijt genomen heeft. Geheugen zou dus omschreven kunnen worden als een herinnering. Maar wat nou als we gedetailleerd gaan kijken naar dat onbijt. U heeft zich moeten herinneren hoe de spieren moesten bewegen die ervoor zorgden dat de benen uit bed bewogen, hoe u moest lopen, brood smeren, voedsel kauwen etc. Gebruikt u dan ook uw geheugen? Er wordt dan een handeling verricht die al eens eerder heeft plaatsgevonden en dit is ook een herinnering. Door voorbeelden als deze is het belangrijk om kort te sluiten wat verstaan wordt onder het begrip geheugen. Hiervoor onderscheiden we 2 manieren van uitleg: de biologische -en de filosofische uitleg. Biologie Cognitieve psycholoog (psycholoog wiens werkgebied te maken heeft met kennis/verstand), Margaret W. Matlin, ziet geheugen als volgt: “Het proces van het terughalen van bepaalde informatie” (Zimmerman, 2014). Een voorbeeld hierbij zou kunnen zijn: een herinnering aan wat u vanochtend op uw brood had. Een andere manier om geheugen te omschrijven, is door geheugen te zien als het vermogen om onze ervaringen uit het verleden toe te passen in de toekomst. Hierbij zou u kunnen denken aan het volgende: een kind leert op zijn 9e om te fietsen en is prima instaat om op zijn 40e in de ochtend naar het werk te fietsen. De herinnering aan hoe de spieren aangespannen moeten worden en hoe het kind zijn evenwicht moet houden, zijn allemaal opgeslagen in de hersenen. Dit is dus ook een vorm van geheugen. Op biologisch niveau onderscheiden we meerdere typen geheugen. Dit zijn: het werkgeheugen (Baddeley, 1992), het Sensorisch geheugen (Cowan, 2008) en het langetermijngeheugen (Human-memory.net, 2019) . Als je als mens een appel eet wordt er veel informatie verwerkt in je hersenen. Via de zintuigen komt informatie binnen in het sensorisch geheugen. Je ziet, voelt, ruikt en proeft de appel. Het sensorisch geheugen krijgt veel meer beelden binnen dan het aankan en daarom is de functie hiervan om te bepalen welk van de prikkels die binnenkomen van belang zijn om door de sturen naar het werkgeheugen. Het werkgeheugen haalt de relevante informatie uit de informatie die het binnenkrijgt van het sensorisch geheugen en verbindt deze met informatie die al aanwezig was in het langetermijngeheugen. Zo weet u bijvoorbeeld hoe u moet kauwen of wat voor appel het is. Het werkgeheugen speelt een rol bij actieve denkprocessen, dus waar u op dat moment aan denkt of wat er gedaan wordt. Het werkgeheugen is ook van belang voor het onthouden van informatie. De laatste stap in het proces is het langetermijngeheugen. Hierin wordt informatie vanuit het werkgeheugen opgeslagen om later weer gebruikt te kunnen worden. Zo kan je bijvoorbeeld de ervaring van het eten van deze appel in de toekomst gebruiken om te besluiten of je weer een appel neemt, of misschien liever een watermeloen. Het langetermijngeheugen kan worden voorgesteld als een enorm neuraal netwerk waar informatie opgeslagen ligt. Als we kijken naar hersengebieden werkt het geheugen als volgt: de informatie komt binnen en wordt verwerkt door de neocortex, het grootste en buitenste deel van de hersenen. Van hieruit wordt de informatie doorgegeven aan de hippocampus en vervolgens wordt het opgeslagen in het kortetermijngeheugen. Dit geheugen is beperkt, dus informatie die je vaker hoort of gebruikt wordt doorgegeven aan het langetermijngeheugen. De reden dat mensen vergeten is, omdat het kortetermijngeheugen telkens weer nieuwe informatie binnen krijgt en die informatie overspoelt dan de informatie die daar al zat. Om informatie naar het langetermijngeheugen te vervoeren moet de informatie weer van de hippocampus naar de neocortex vervoerd worden (zie figuur 1). De bronafbeelding bekijken figuur 1: het brein Het vervoeren van deze signalen wordt gedaan door afgifte van de zogeheten neurotransmitter. Dit is een stof die bij synapsen de zenuwimpulsen overdraagt tussen neuronen. Met een synaps bedoelen we de contactplaats tussen 2 neuronen (zie figuur 2). Figuur 2: synaptische verbinding tussen neuronen Die kleine ronde bolletjes zijn neurotransmitters. Dit is dus de materie waarin de signalen die in de hersenen verspreid worden vervoerd wordt. In je hersenen zitten miljarden van deze verbindingen en daarom vindt deze impulsoverdracht ook razendsnel plaats. Hoe goed je je iets herinnert, uitvoert, bedenkt etc. hangt dus allemaal af van de snelheid van deze impulsen. Immers, alles wat een mens doet vereist een bepaalde actie van de hersenen en deze actie komt er in de vorm van bepaalde signalen die door neuronen worden verstuurd. De afgifte van neurotransmitter en de daarbij horende actiepotentialen die in een neuron plaatsvinden, zijn belangrijk voor het digitaliseren van geheugen. Ik zal daar later nog op terugkomen. Voor nu is de biologische uitleg van geheugen dus: de sterkte van de afgifte van neurotransmitter bij een bepaald signaal. Naast deze biologische uitleg kunnen we het geheugen ook nog filosofisch omschrijven. Filosofie Een moderne en vooral provocerende opvatting omtrent de mens en zijn hersenen is die van Yuval Noah Harari. In een interview beschrijft hij zijn ideeën over hoe de mens in elkaar zit (Maghraoua, 2016). Zijn visie is dat mensen in feite niet meer zijn dan algoritmen. Deze algoritmen bevinden zich in het brein van de mens. Met een algoritme bedoelen we een proces dat in een vaste code, stap voor stap wordt uitgevoerd, zoals bijvoorbeeld een recept in een kookboek. Harari beweert dat de mens uit een bepaalde reeks codes bestaat die ervoor zorgen dat de mens zich gedraagt zoals hij zich gedraagt. Zo kan onder andere ook gepleit worden voor het feit dat een mens uniek wezen is, aangezien alles wat we doen in de hersenen vastligt in een vaste volgorde of code. Er wordt beweerd dat alles wat we doen bepaald wordt door een vaste volgorde van gebeurtenissen in de hersenen. Een foutieve bewering is dat mensen en machines hierdoor gelijk zijn. Wat mensen onderscheidt van machines is het feit dat mensen biochemische algoritmen zijn. Het geheugen van de mens berust op bepaalde emoties en scheikundige processen en machines hebben dit niveau van intelligentie nog niet bereikt. Verder heeft een mens een bewustzijn en ook dit is voor een machine voorlopig nog niet haalbaar. Het geheugen van een mens en computer is qua functie niet verschillend. Bij elke handeling die de mens verricht spelen de hersenen een rol en daarmee ook het geheugen. Hierbij een voorbeeld: Een jongen stapt ‘s ochtends op de fiets. Vervolgens fietst hij met een vriend mee naar school. Tenslotte komt hij op school aan. Allereerst moet hij in het brein hebben opgeslagen hoe hij moet fietsen, met wie hij gaat fietsen, hoe deze persoon heet, waar hij naartoe gaat, in welke richting hij moet fietsen, wat de hobby’s van zijn vriend zijn, hoe de jongen met zijn vriend moet praten, welke emoties de vriend vertoont als reactie op wat er gezegd is, etc. Bij alles wat de mens ooit doet is het geheugen betrokken en dus kan een mens niet functioneren zonder zijn geheugen. Wij mensen zijn niets zonder het geheugen. We kunnen dus wel stellen dat de mens zijn geheugen is. Daarmee komen we bij het onderscheid wat voor dit onderzoek gemaakt moet worden omtrent geheugen; definiëren we geheugen als een complete back-up van de hersenen met alle handelingen en gevoelens erbij, of zien we het als een retrospectieve kijk op het leven en dus alles wat je je qua laatste ervaringen kunt herinneren? Voor dit werkstuk ben ik er vanuit gegaan dat geheugen een complete back-up is van de hersenen, waardoor een gekopieerde versie ook zal kunnen voortleven. Een voorbeeld hiervan is een computer. Als we de harde schijf uit een computer halen en deze dan in een andere computer plaatsen, zullen daar dezelfde gegevens op tevoorschijn komen. Dit zouden we in theorie met de mens ook kunnen bereiken. Met deze gedachtegang zou het mogelijk zijn om voort te bestaan in een ander, of zelfs zonder gedaante, zoals een soort transformer. Voordat we hiernaar kunnen gaan kijken we eerst nog bepalen wat we bedoelen met het digitaliseren, in de context: het digitaliseren van geheugen. 2. Digitaliseren Voordat het onderzoek naar het digitaliseren van geheugen kan beginnen, moet eerst vastgesteld worden wat hiermee bedoeld wordt. Voor de digitalisatie zou de geheugeninhoud van de mens omgezet moeten worden in binaire code en deze code zou dan in een computer kunnen worden ingevoerd, om zo dus het geheugen te digitaliseren. Dit klinkt misschien erg vaag, dus als definitie van digitaliseren nemen we de volgende: het omzetten van het menselijk geheugen in enen en nullen. Met de kennis dat we het menselijk geheugen kunnen omzetten in cijfers, doordat alle signalen in de hersenen uit elektrische stroompjes bestaan, is het mogelijk om hier computertaal van te maken en zo dus het brein aan te sluiten op een computer. Figuur 3: concept digitalisatie Hierboven is dit concept zeer vereenvoudigd weergegeven (figuur 3) voor de beeldvorming. Er wordt dus een chip in het brein (in the deep brain) geplaatst en deze kan de signalen verwerken en versturen in het brein. De essentie van digitaliseren blijft dus, dat we al die miljoenen neuronen, actiepotentialen en synapsen om weten te zetten in cijfers, die allemaal in een chip verzameld worden. Deze chip verstuurt en ontvangt vervolgens informatie van een computer om zo een digitaal brein te creëren. De uitdaging is nu nog om alle data die in de hersenen zit om te zetten in binaire code. Als we er vanuit gaan dat de mens zijn geheugen is, zouden we kunnen stellen dat we voor een digitalisatie, alle informatie nodig hebben die een mens bij zich draagt. Voor een digitaal brein zullen dus al de gegevens van het menselijk geheugen omgezet moeten worden in binaire code, omdat het menselijk brein dan functioneert. De hersenen van de mens hebben controle over alles wat deze doet, weet voelt etc.(zie H1). Het is daarom een grote opgave om dit alles te digitaliseren. Doordat de mens elke dag weer nieuwe dingen leert is het geheugen niet statisch, maar elastisch als het gaat om het verwerken van informatie. Om dit geheugen te kunnen digitaliseren zal er dus een manier gevonden moeten worden waarop we het real-time geheugen van iemand hebben. Een live-kopie van het brein dus. De bronafbeelding bekijken Figuur 4: twee communicerende neuronen Het brein is opgedeeld in miljarden verbindingen tussen verschillende neuronen (zie figuur 4). In het plaatje zien we twee neuronen met hun axonen en dendrieten. Een axon is een vertakking van een neuron dat van de hersenen naar de spieren gaat en een dendriet gaat van de spieren naar de hersenen. Omdat één hele lange axon/dendriet te gevoelig is, heeft een mens meerdere neuronen. Deze sturen de signalen naar elkaar door via synaptische verbindingen. Zo’n synaptische verbinding tussen neuronen is hierboven weergegeven met het vierkantje. Op deze plek vindt informatieoverdracht plaats en daar kunnen we dus zien welke signalen worden doorgegeven. Op die plek wordt gedigitaliseerd. Hiermee bedoelen we, dat daar elektrodes geplaatst worden, omdat bij een synaptische verbinding informatieoverdracht plaatsvindt. De elektrodes zijn lange, dunne draden die elektrische signalen kunnen meten en verwerken. Als deze dan geplaatst worden bij een synaptische spleet, kan daar gemeten worden wat er precies gebeurt. Zo kunnen we het geheugen in kaart brengen en dit omzetten in binaire code. De hersenen van de mens bevatten zo’n 100 miljard neuronen en hierom is het lastig voor wetenschappers om al die verbindingen te registreren en te verwerken naar computerprogramma’s. Als we uiteindelijk informatie over deze signalen in het hele brein hebben, kunnen we dit omzetten naar enen en nullen in een chip, waardoor digitalisatie mogelijk zou zijn. Digitalisatie is dus het omzetten van signalen in een synaptische spleet naar binaire code. Hierbij vraagt men zich af, of we een ontwikkeling als deze wel moeten willen. In het volgende hoofdstuk bespreek ik de redenen voor het digitaliseren van geheugen ________________ 3. Waarom zou ik mijn geheugen willen digitaliseren? We hebben het in de voorgaande twee hoofdstukken gehad over wat bedoeld wordt met geheugen en digitaliseren. Met deze informatie kunnen we wellicht het geheugen digitaliseren. Maar waarom zou ik mijn geheugen willen digitaliseren? Misschien wil ik wel helemaal geen chip in mijn brein geplaatst? Waarom zou ik dat willen? Er zijn een een aantal voordelen te noemen voor het digitaliseren van geheugen. Door een digitaal geheugen kunnen we namelijk: ziektes verhelpen, de economie verbeteren en we kunnen in potentie onsterfelijk worden. De technologische doorbraken vinden vaak plaats door het extrapoleren van kleinere medische problemen. Dit gebeurt bijvoorbeeld als een arts iemand met een hersenaandoening helpt met het verbeteren van zijn geheugen. Op deze manier worden de ontwikkelingen naar de digitalisatie van geheugen ook weer geholpen. Dit is dan ook het eerste punt dat besproken zal worden. Verder zullen we kijken naar het concept van onsterfelijkheid en een eventueel supermens. Ten slotte gaan we het hebben over de economische groei die ontstaat als we ons geheugen digitaliseren. Medisch: Een belangrijk doel op korte termijn in het proces van digitaliseren is het krijgen van inzicht in de complexe structuren van de hersenen. De hersenen zijn erg gecompliceerd en er is nog maar een heel klein stukje van ons brein in kaart gebracht. Door onderzoeken naar het digitaliseren van geheugen te stimuleren, zal meer bekend worden over de hersenen met betrekking tot hoe ze werken en welk gebied precies waarvoor dient. Deze ontwikkelingen kunnen dan tot medische doorbraken leiden. Een voorbeeld van zo’n doorbraak is het onderzoek van Hampson en Berger (Berger et al., 2011). Zij hebben in een ziekenhuis in Amerika een test gedaan bij mensen met hersenletsel, waarbij hun geheugen niet meer goed werkte. Ze kregen plaatjes te zien die ze moesten onthouden waarbij de hersenen de ene keer wél door elektroden werden gestimuleerd en de andere keer niet. UIt dit onderzoek bleek dat de proefpersonen met behulp van elektroden gemiddeld 35% beter scoorden op het gebied van onthouden dan zonder. Zij konden zich de plaatjes dus beter herinneren met de stimulans van elektroden. Deze elektroden stuurden pulsjes, vergelijkbaar met die van de eigen hersenen. Zo wordt een geheugen dus significant beter door stimulatie van zijn eigen neuronen. Op deze manier zou bijvoorbeeld dementie tegen kunnen worden gegaan. Dit onderzoek bevat een techniek die bij digitalisatie van geheugen ook toegepast wordt, namelijk het stimuleren van hersengebieden door elektroden en dit voorbeeld geeft dus aan dat mensen nu al worden geholpen door digitalisatie. Hoewel we bij digitaliseren van geheugen niet direct als doel hebben om medische verbeteringen aan te brengen in het leven van mensen, helpen stappen als deze wel met het in kaart brengen en onderzoeken van de hersenen. Dit is een vrij klein onderzoek, maar het geeft wel weer dat een gedigitaliseerd brein wel degelijk effect heeft en uit kleine onderzoeken als deze kan men weer verder filosoferen over de opkomst van de supermens. Onsterfelijkheid Als we nu al in staat zijn om medisch zwakkeren te helpen door middel van digitalisatie, dan zouden we in de toekomst misschien wel in staat zijn om gezonde mensen te helpen (Lam, 2013). In plaats van het ‘op gezond niveau brengen’ van zieken, kunnen we in de toekomst onze eigen lat verhogen. Chips plaatsen in het hoofd van ‘gewone’ mensen en dus hun geheugen digitaliseren, zal ervoor zorgen dat deze mensen sneller, beter en helderder kunnen denken. Deze chip zal in eerste instantie leiden tot een soort extra geheugensteuntje, maar naarmate de techniek zal vorderen zal steeds meer mogelijk zijn. Met de techniek van digitaliseren van geheugen zouden we in staat zijn om een bepaald geheugen op te slaan en weer tot leven te wekken. Hierbij kan bijvoorbeeld gebruik gemaakt worden van het brein van grote denkers als Einstein en Newton. Als we het brein van deze mensen intact houden, zijn zij dus onsterfelijk en kunnen zij helpen met het oplossen van de hedendaagse problemen. Verder zouden we met het bewaren van het brein ook een collectief geheugen kunnen creëren, waarbij alle geheugens van mensen verbonden zijn. Hierdoor zouden we een soort ultiem mens met updates kunnen creëren dat overal tegelijk is. Door dit soort ideeën zijn bedrijven begonnen met het ontwikkelen van een mens met updates. Zij willen niet alleen dat we een extra geheugensteuntje inbouwen, maar dat we alle functies van de mens verbeteren.’Wie wil er nou nog een gemiddeld mens zijn, als je ook een onverslaanbaar wezen kunt zijn? Wat als we immuun zijn tegen alle ziekten? Wat als we een mens kunnen creëren zonder enige zwaktes?’ Dit klinkt voor de meeste mensen als een utopie, maar wetenschappers van het 2045 initiative, denken dat onze wereld er in 2045 heel anders uit gaat zien (2045 Initiative, 2012). Figuur 5: The 2045 initiative The 2045 Initiative (zie figuur 5) is een organisatie die van de mens een soort avatar wi maken. Het project wordt gefinancierd door een Russisch miljardair en de wetenschappers die onder hem werken hebben als doel om een nieuwe strategie te creëren en te realiseren voor de ontwikkeling van de mensheid. Zij gaan hierin een stap verder dan alleen het uploaden van het brein; ze willen in 2045 een gedaanteverandering gerealiseerd hebben. In figuur 5 zijn de grote lijnen van hun onderzoek weergegeven. Zo willen ze in de periode 2015-2020 een op afstand-bestuurbare robot-kopie van een mens hebben die bestuurd wordt door een verbinding tussen mens en computer. Ze willen dus een gedigitaliseerd geheugen hebben. Deze voornemens zijn inmiddels bijgesteld en nu is hun streven om dit in 2045 te behalen. In 2080 willen ze dat mensen onsterfelijk zijn. Door een soort robotachtig lichaam te maken met een menselijk/gedigitaliseerd brein erin, zijn er voor de mens geen limieten meer als het gaat om wat er kan. Met alle veranderingen die we aan ons lichaam kunnen doen kan dit in potentie resulteren in een onsterfelijk mens. De mens zou dan geen zwakten meer hebben, omdat het een soort robot geworden is en daarmee zou onsterfelijkheid zijn bereikt. Een robot gaan immers niet dood en daarom zegt het 2045 initiative dat het aantal robot-lichamen het enige limiet voor de mens zal gaan zijn. Economische groei De komst van een mens met bepaalde updates, of een supermens, zal grote gevolgen hebben voor de wereldeconomie. Aangezien mensen een soort robots kunnen worden en geen zwaktes meer kennen, zal de productiviteit vele malen hoger liggen dan in het heden. We zouden de mensen met de meest productieve geest nog een aantal keer kunnen uploaden in een ander lichaam, waardoor de efficiëntie van de productie weer omhoog gaat. Er zal zich een strijd ontketenen tussen verschillende landen in de wereld. Om een economische voorsprong op te bouwen ten opzichte van andere landen, zal een land zich moeten onderscheiden door middel van de beste technologie. De verbeterde technologie zal dan weer de voorsprong vasthouden totdat de andere landen ook zover zijn. Deze vicieuze cirkel zal voortgaan met een strijd om de beste technologie. Immers, kennis is macht. Het land dat zich het snelst en best ontwikkelt, zal heerser over de wereld zijn. Zo zal er een soort wapenwedloop ontstaan bij technologiebedrijven. Een ontwikkeling als deze verloopt in stappen. In het begin gaat het om de kleine verschillen in updates die bepaalde breinen hebben. Een kleine cognitieve voorsprong zal leiden tot een grote economische impact. Het is namelijk zo dat het land of bedrijf met de beste updates alle opdrachten zal krijgen, doordat de werknemers daar beter en sneller werk kunnen leveren. Dit zal leiden tot een grote economische groei en daarom zal er, zoals hierboven beschreven, een wapenwedloop ontstaan omtrent de laatste updates van het brein. Er zal hierdoor in potentie ook onderscheid gemaakt worden tussen mensen. De overheid zou er bijvoorbeeld voor kunnen kiezen om alleen de mensen die een grote bijdrage leveren aan de technologie te blijven updaten en het ‘gewone’ volk blijft dan achter. Een ontwikkeling als deze heeft erg veel weg van de Tweede Wereldoorlog, waarin onderscheid gemaakt werd tussen übermenschen en untermenschen. Op deze manier wordt ‘kennis is macht’ misschien wel de leus van de toekomst.