کهکشان هوشمند و شبکه نورونی

اندازه فونت :
۱۳۹۸/۰۷/۲۵

حیات یکی از پیچیده‌ترین حوزه‌های دانش بشری است که با وجود پیشرفت خیره‌کننده‌ی علم، باز هم سوالات و رازهای هیجان‌انگیز زیادی در مورد آن وجود دارد، شاید به دلیل اینکه، علوم پایه مانند فیزیک، شیمی و زیست‌شناسی در پیچیده‌ترین شکل ممکن در آن با هم ترکیب شده‌اند. یکی از سوالات هیجان‌انگیز در مورد حیات، اندازه‌ی یک موجود زنده است. در این مقاله درباره‌ی محدودیت‌هایی که برای اندازه‌ی یک حیات هوشمند و شبکه نورونی وجود دارد بحث‌های جذابی خواهیم کرد، و به این سوال پاسخ خواهیم داد که آیا واقعا یک موجود زنده می‌تواند به اندازه‌ی یک کهکشان بزرگ باشد؟

نوشتار حاضر ترجمه مقاله‌ای از سایت معتبر ناتیلوس و نوشته‌ی گرگری لافلین استاد نجوم و اخترفیزیک دانشگاه کالیفرنیا سانتا کروز است.

اندازه‌ی اشیا در جهانی که ما امروزه می‌شناسیم محدوده‌ای بین ۱۹-۱۰ متر که مربوط به برهمکنش‌های کوارکی است تا ۱۰۲۶ متر که مربوط به اندازه افق کیهانی است، گسترده شده است. کوچکترین و بزرگترین اشیا در حدود ۴۵ مرتبه از نظر مقیاس بزرگی با یکدیگر تفاوت دارند و حیات با شکل کنونی‌اش با بزرگی ۹ برابر، تقریبا در میانه این محدوده قرار گرفته است: باکتری ها و ویروس‌ها اندازه‌ای در حدود ۶-۱۰ متر دارند و ارتفاع بزرگترین درخت شناخته شده در جهان، ۱۰۰ متر است. دسته‌ای از قارچ‌ها به نام قارچ‌های عسلی (honey fungus) که در کوه‌های آبی اورگون یافت می‌شوند و مسلما یک موجود زنده به شمار می‌آیند، محدوده‌ای برابر با ۴ کیلومتر را اشغال می‌کنند. هنگامی که به دنبال شناخت حیات ادراکی و حسی باشیم، محدوده مقیاس، حتی سه مرتبه بزرگی، کوچکتر می‌شود!  

با پیشرفت نظریه محاسبات مشخص شده که برای پردازش احساسات و هوش به احتمال زیاد نیاز به ۱۰۱۵ نورون داریم. با توجه به اینکه مغز ما از نورون‌هایی تشکیل شده که خودشان، اساسا مسول ایجاد تعادل در هر یک از سلول‌ها هستند، می‌توان نتیجه گرفت که کامپیوترهای بیولوژیکی باید اندازه‌ای در حد ابعاد فیزیکی مغز انسان داشته باشند تا توانایی‌های مشابه با مغز انسان از خود نشان دهند!

امروزه با استفاده از سیستم‌های هوشمند مصنوعی، تصور ساخت نورون‌هایی که ابعادی کوچکتر از نورون‌های مغز انسان داشته باشند، دور از دسترس نیست؛ مثلا مدار‌های الکترونیکی که به شکل قابل توجهی کوچکتر از نورون‌های مغز انسان هستند، در حوزه الکترونیک مورد استفاده قرار می‌گیرند. اگرچه عملکرد آن‌ها بسیار ساده است و نیاز به موتورهای قدرتمند برای عمل (انرژی، خنک شدن و ارتباطات) دارند که باعث افزایش اندازه‌ی آنها می‌شود، اما در آینده‌ای نه چندان دور، احتمال ساخت ابزارهای بر پایه هوش مصنوعی که حجمی به اندازه بدن انسان داشته باشند (اگرچه این وسایل از مواد متفاوت با مواد تشکیل دهنده انسان ساخته شده‌اند)، چندان دور از ذهن به نظر نمی‌رسد.

اگر مغز و شبکه نورونی انسان، ده برابر بزرگتر بودند، ما در طول زندگی خود، ده برابر افکار کمتری داشتیم!

حالا یک سوال جالب مطرح می‌شود: بالاترین حد اندازه‌ی یک موجود زنده چیست؟ ویلیام بروگر در رمان خود تحت عنوان «بلیطی که منفجر شد» تصور کرد که در زیر سطوح سیاره‌ای، یک نوع ٖآگاهی معدنی وسیع در نزدیکی صفر مطلق قرار دارد. فرد هویل (ستاره شناس) از «ابر سیاه» هوشمندی که اندازه آن قابل مقایسه با فاصله زمین تا خورشید است، سخن به میان آورده است. ایده‌ی او، پیش‌بینی مفهوم کره‌های دایسون (Dyson spheres) بود؛ ساختارهای عظیمی که یک ستاره را به طور کامل احاطه کرده و بیشتر انرژی آن را جذب می‌کنند. بر اساس محاسبات انجام شده توسط یک گروه تحقیقاتی، مشخص شده که موثرترین ساختار پردازش اطلاعات در ساختار‌های کهکشانی امروزی، ممکن است درون بادهای حاصله از ستاره‌های غول پیکر قرمز در حال مرگ به وجود آمده‌ باشند. جالب اینکه غبار‌های ناشی از همین ستاره‌های قرمز غول پیکر، انرژی کافی، گرادیان عظیمی از انتروپی و مواد خام کافی را برای تولید یک میلیارد زیست‌کره‌‌ی زمین‌مانند فراهم می‌کنند.

باز هم این سوال جالب مطرح می‌شود که بزرگی اَشکال حیات چقدر می‌تواند باشد؟ افکار جالب نه تنها به یک مغز پیچیده، بلکه به زمان کافی برای تجزیه و تحلیل آن، نیاز دارند. سرعت انتقالات عصبی حدود ۳۰۰ کیلومتر در ساعت است و این بدان معنی است که زمان عبور سیگنال در مغز انسان، حدود ۱ میلی ثانیه است! یک انسان در طول زندگی چیزی در حدود ۲ تریلیون بار پیام عصبی را منتقل می‌کند. مشخص شده اگر مغز و نورون‌های ما ۱۰ برابر بزرگتر بودند و در عین حال، طول عمر و سرعت سیگنال‌های عصبی تغییری نمی‌کرد، ما در طول عمر خود ۱۰ برابر افکار کمتری داشتیم!

حیات، بسیار شگفت‌انگیز است: اگر مغز ما به اندازه سیستم منظومه شمسی رشد یابد و سرعت انتقال پیام نیز در حد سرعت نور باشد، آنگاه برای انتقال همان تعداد پیام‌های ارسال شده، بیش از سن کنونی جهان، زمان مورد نیاز خواهد بود، در نتیجه جهان هیچ زمانی برای تکامل در اختیار نداشت! اگر ابعاد مغز انسان به اندازه بزرگترین کهکشان شناخته شده بود، با مشکلات بیشتری مواجه بودیم، به طوری که از زمان شکل گیری آن، امکان انتقال تنها ۱۰ هزار پیام (یا بیشتر) از یک سوی کهکشان به سوی دیگر، وجود داشت، بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که امکان ایجاد ساختارهای حیاتی با پیچیدگی مغز انسان با مقیاسی بزرگتر از مقیاس ستارگان، امری بعید به نظر می‌آید.

قیدهای محیطی در مورد فیزیک بدن نیز، یکی دیگر از عواملی است که هوش را محدود می‌کند. به عنوان مثال، ارتفاع بلندترین درخت‌ها به دلیل عدم توانایی آن‌ها برای انتقال آب به ارتفاع بیش از ۱۰۰ متر، دارای محدودیت است، این محدودیت، ترکیبی از چند عامل گرانش زمین (که آب را پایین می‌آورد)، تعرق و چسبندگی آب و کشش سطحی در بافت‌های گیاهی (که آن را بالا می‌برد) است. اگر فرض کنیم نیروی گرانش و فشارهای جویِ بسیاری از سیارات قابل سکونت، ۱۰ برابر زمین باشد، ما در دو مرتبه بزرگی حد بیشینه قرار داریم.

شباهت شبکه نورونی و کهکشان