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Perché non ci piace il megaprogetto del cervello in silico

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:ArtificialFictionBrain.pngCRONACA – Ha superato le 600 adesioni la lettera inviata il 7 luglio scorso alla Commissione europea da un primo nucleo di scienziati fortemente critici nei confronti dello Human Brain Project (HBP), il megaprogetto che punta alla simulazione in silico, cioè al computer, di tutte le attività del cervello umano. Una lettera con una richiesta forte – riconsiderare l’opportunità di finanziare la seconda fase del progetto, pena un boicottaggio dello stesso – resa pubblica proprio nel momento in cui i neuroscienziati europei erano riuniti a Milano, per il FENS Forum.

Come abbiamo anticipato, al centro della polemica ci sono sia gli aspetti scientifici del progetto, sia la sua gestione, considerata da alcuni troppo gerarchica, troppo legata agli interessi del  coordinatore Henry Markram. Ma ci sono anche aspetti più generali, riferiti alla natura stessa del progetto, che è un’iniziativa Flagship (in pratica una “nave ammiraglia”) nell’ambito del programma FET della Commissione europea, dedicato alle tecnologie emergenti e future. Vediamo dunque qualche dettaglio in più, a partire dalla scienza.

Obiettivo principale di HBP è realizzare una piattaforma tecnologica per raccogliere tutti i dati disponibili sul cervello – quelli sul funzionamento di singole sinapsi, singoli neuroni e gruppi di neuroni, singole aree neuronali e così via – e farli “dialogare” tra loro, per arrivare alla costruzione di un modello informatico. In pratica, una simulazione delle funzioni del nostro cervello. Ma già su questo obiettivo non c’è accordo nella comunità scientifica internazionale. «È molto difficile che i dati raccolti finora possano essere integrati, perché non sono stati ottenuti secondo un paradigma comune» afferma Mathew Diamond, coordinatore dell’area di Neuroscienze  della SISSA di Trieste, tra i primi firmatari della lettera. «Ogni gruppo di ricerca ha lavorato – ed è un bene che sia stato così – secondo paradigmi propri, con modelli animali differenti, in condizioni differenti, con procedure differenti. Che senso ha mettere tutto insieme?». Non solo: c’è anche chi pensa che sia praticamente impossibile arrivare a simulare nei dieci anni del progetto le funzioni complesse del cervello, per esempio le funzioni cognitive (la memoria, il linguaggio, la percezione), partendo dai dati molecolari e di neurofisiologia che abbiamo a disposizione.

Per Henry Markram sono critiche dalla vista corta: secondo il neuroscienziato, già a capo di un predecessore di HBP, chiamato Blue Brain Project, che ha portato alla simulazione di una singola colonna corticale, siamo di fronte a un cambio di paradigma scientifico e i contestatori si stanno semplicemente opponendo alla novità. Come ama ripetere: «La produzione di articoli scientifici sul cervello è immensa e continua a crescere nel tempo. Eppure negli ultimi anni sono stati sviluppati pochissimi nuovi farmaci per malattie neurologiche. O cambiamo approccio o rischiamo di non andare da nessuna parte».

Però, dicevamo, in ballo non c’è solo l’approccio scientifico del progetto. «Molti dei firmatari non lo condividono, ma ovviamente gli riconoscono dignità» commenta Diamond. «Il problema è da un lato il meccanismo di produzione della conoscenza scientifica che prevede e dall’altro il fatto che sia stato presentato come iniziativa che punta a unire la comunità dei neuroscienzati europei, cosa che non è». In effetti molti contestatori erano contrari all’idea stessa di un progetto FET- Flagship su questi temi. «Si tratta di progetti top-down, in cui la direzione della ricerca viene decisa a monte senza spazio per proposte dal basso. Un approccio del genere può funzionare con la fisica delle alte energie, come è stato per la caccia al bosone di Higgs, perché in quel caso c’era un modello di riferimento, il Modello Standard, con il quale confrontarsi. Ma qui non c’è alcun modello condiviso e allora penso che sia più utile un “caotico” bottom-up di progetti proposti da singoli ricercatori».

Scienziati volenti o nolenti, comunque, il progetto è partito e i critici si sono limitati a qualche brontolio nei corridoi, finché le cose – a loro avviso – non sono nuovamente peggiorate e fino al casus belli che portato alla lettera: l’esclusione del ramo di ricerca dedicato alle neuroscienze cognitive dai progetti “core”, quelli centrali, di HBP. Il punto è che ogni anno è previsto uno stanziamento di 100 milioni di euro per il progetto nel complesso: di questi, 50 – garantiti – vengono dalla Commissione europea e vanno ai progetti “core”, mentre gli altri 50 vengono da programmi di finanziamento dei singoli stati membri. Dunque sono meno sicuri e devono essere conquistati tramite bandi indipendenti per “progetti partner”.

Ebbene, a fine maggio il board di HBP ha deciso una riorganizzazione dei propri progetti core, tra i quali non figura più la linea di ricerca di Cognitive Architectures coordinata dal francese Stanislas Dehaene. «È stato un po’ come aver invitato un ospite a cena, e poi averlo lasciato fuori dalla porta di casa, ad accontentarsi di briciole lanciate dalla finestra» commenta Alessandro Treves, professore di neuroscienze della SISSA di Trieste, anche lui tra i firmatari dell’appello. Che prosegue: «In realtà questo non è accaduto solo a Dehaene. Nella fase di costruzione di HBP, i proponenti hanno cercato di coinvolgere più ricercatori possibile, presentando il progetto come un’impresa collaborativa in grado di interessare fattivamente tutte le neuroscienze europee. Strada facendo, però, molti che pure avevano dato una prima adesione hanno scoperto che la loro partecipazione era solo nominale, che non c’era margine di discussione sulle attività di ricerca e che i finanziamenti promessi non erano affatto scontati. E sono cominciati i ritiri».

Naturalmente i membri di HBP respingono le critiche: «I progetti FET sono per loro natura molto focalizzati e non ammettono scostamenti dall’idea principale del progetto» spiega Egidio D’Angelo, direttore del laboratorio di neurofisiologia dell’Università di Pavia. «La linea di ricerche cognitive non è stata soppressa, si è solo ritenuto che in questa fase iniziale del progetto sia meno critica. Probabilmente rientrerà tra i “core” in un secondo momento. Del resto, l’obiettivo ora è costruire il modello e lì devono essere diretti tutti gli sforzi». Certo, rimane da capire perché ci si sia resi conto solo a progetto appena avviato che le neuroscienze cognitive non erano così fondamentali, ma in ogni caso siamo arrivati al vero nocciolo della questione: i soldi.

I “dissidenti” temono due effetti: che visto l’impegno profuso dalla Commissione europea in HBP, non siano più disponibili altri fondi europei per le neuroscienze e che questo impegno sia destinato a un progetto fallimentare. In altre parole: che si buttino al vento soldi che potrebbero essere usati in ricerche più proficue. D’angelo minimizza – «I 50 milioni l’anno che la Commissione europea mette in HBP sono una minima parte di tutti gli investimenti fatti nella ricerca neuroscientifica» – mentre la dichiarazione ufficiale rilasciata dal board di HBP in risposta alla lettera cerca di spiegare, in modo pacato e fuori di polemica, la natura di HBP e i meccanismi di assegnazione dei fondi al suo interno. D’altro canto, i contestatori appaiono più decisi che mai. Con la loro lettera, si sono esposti al rischio forte di essere percepiti come quelli che protestano solo perché non è toccata anche a loro una fetta della grossa torta in ballo, ma per Treves è un rischio da correre, tanto grave giudicano la situazione.

Ora si tratta solo di vedere che accadrà. In un’intervista a ScienceIndsider, un rappresentante della Commissione europea ha dichiarato che è troppo presto per trarre conclusioni sul successo o il fallimenti di HBP. E che la Commissione procederà come previsto con la revisione del progetto, dal punto di vista scientifico-tecnologico e di gestione manageriale.

Pubblicato con licenza Creative Commons Attribuzione-Non opere derivate 2.5 Italia.   
Immagine di apertura: Gengiskanhg / Wikimedia Commons

Valentina Murelli
Giornalista scientifica, science writer, editor freelance

14 Commenti

  1. Il progetto potrebbe essere anche lodevole se servisse effettivamente a capire di più il funzionamento del cervello umano e curare certe malattie a livello neurale. Ma siamo sicuri che un modello di cervello umano sia veramente utile? Non è venuto a nessuno il dubbio che ogni cervello umano è diverso dall’altro (sinapsi comprese) e che quindi un cervello anche “meccanicamente” perfetto potrebbe non funzionare affatto?

  2. Mi viene in mente il “trasferimento della mente” [ http://it.wikipedia.org/wiki/Trasferimento_della_mente ] o “mind uploading”…
    In ogni caso, citando proprio da quell’articolo, “il cervello dell’essere umano contiene circa 86 miliardi di cellule nervose, chiamate neuroni, ciascuna singolarmente legata ad altri neuroni per mezzo di connettori chiamati assoni e dendriti. I segnali che percorrono le giunture (sinapsi) di queste connessioni vengono trasmessi tramite il rilascio e il rilevamento di sostanze chimiche note come neurotrasmettitori. Si è concordi nel credere che la mente umana sia in gran parte una proprietà emergente dell’elaborazione delle informazioni di questa rete neurale”.
    Ebbene, anche ammettendo, da razionalista quale sono, che la coscienza umana altro non sia che una manifestazione della materia cerebrale che pensa, dal basso della mia ignoranza trovo che: l’importo finanziato sia esiguo; i 10 anni non mi paiono solo un’ipotesi ottimistica, ma piu’ che altro, una trovata di marketing; in ogni caso, il pensiero e la coscienza sono una derivazione specifica del cervello _e_ del corpo umano e, imho, se già è difficile (se non assurdo) estrapolare una mente “tipo” prescindendo dal corpo, questa entità, se mai dovesse nascere, sarà qualcosa di totalmente diverso dall’umano.
    Le emozioni derivano dalla corporeità, e, per quanto un individuo possa essere razionale, non è mente pura (nemmeno il “Brainiac” dei fumetti di SUperman lo è!).
    In breve, sono scettico, anche se favorevolmente colpito dal fatto che l’Europa si stia cimentando in un progetto tanto arduo.
    Magari ne deriverà qualcosa di concreto tra mezzo secolo (forse di più), però da qualche parte si deve pure iniziare, no?
    Il fatto poi che ci siano coinvolti degli scienziati italiani mi fa ancora più specie…
    Ma mi fa piacere, per cui, che dire?
    Sperèm!

    1. Non credo sia solo una trovata di marketing. La corteccia ha circa 20 miliardi di neuroni, che sono dispositivi relativamente lenti (circa 100 Hz) e che hanno un numero medio di sinapsi tra le 1000 e le 10000. Facendo il prodotto si ha che la sua potenza computazionale potrebbe essere stimata attorno 2E16 (moltiplicazioni al secondo). Il numero è enorme. Ma una moderna GPU arriva già a 1 Tflop. Un costo di 100 euro per Tflop è del tutto realistico come prospettiva nei prossimi anni…. ne consegue che un calcolatore potente quanto la nostra corteccia potrebbe venire a costare 2 milioni di euro, e forse sensibilmente meno.

      1. Se fosse solo una questione di costi relativi alla memoria, e con 2 milioni di euro bastasse emulare un cervello umano, penso che mi sarei comprato un “Data” per amico già da tempo.
        Scusa, ma il discorso che fai non è computazionale: al momento hanno emulato _una_ colonna corticale, costituita dagli 80 ai 250 neuroni, ma emularne il comportamento non significa automaticamente che esso possa essere emulato “n” volte e automaticamente trasformato in una coscienza pensante.
        Ribadisco: il cervello umano sarà anche un processo emergente (“che la materia pensi, è un fatto”, diceva già Giacomo Leopardi), ma il cervello è intimamente legato ad un corpo, e la coscienza ne è insieme sua emanazione e sua parte integrante.
        Cio’ che otterranno quelli dell gruppo di studio di Henry Markram – _se e quando_ lo otterrano – è tutto un altro paio di maniche, e limitarsi a fare comparazioni tra l’animato e l’inanimato basate su potenze di calcolo in mhz a mio parere è una forma di riduzionismo eccessivo.
        Senza offesa, ovvio!
        La “doxa” è sacrosanta, ma, imho, a mio parere, non è cosi’ facile come vogliono farcela sembrare o come tu stesso sembri pensare.
        Ciao!

  3. Dubito che l’UE, dopo il voto del 9 febbraio in svizzera, sia ancora disposta a finanziare un progetto che dovrebbe avere la sede centrale in quel paese,

  4. Per inciso, non capisco una cosa: il “mind uploading” [cit]. “si basa sul concetto di emulazione della rete neurale. Invece di dover comprendere i processi psicologici di alto livello e le grandi strutture del cervello, e di costruire su di essi un modello utilizzando l’intelligenza artificiale classica e i modelli della psicologia cognitiva, viene scansionato il basso livello di struttura della rete neurale sottostante, mappato e quindi emulato con un sistema informatico. Per dirla con la terminologia informatica, piuttosto che fare un’analisi e un reverse engineering del comportamento degli algoritmi e delle strutture dei dati che risiedono nel cervello, uno schema del suo codice sorgente viene ricompilato in un altro linguaggio di programmazione. La mente umana e l’identità personale verrebbero poi, in teoria, generati dalla rete neurale emulata nello stesso modo in cui vengono generati dalla rete neurale biologica”. Insomma, se alla base dell’HBP c’è il “blue brain project”, questo per definizione puntava ad ottenere le funzioni cognitive superiori a partire dal basso… L’HBP non è una derivazione di questo progetto? In fondo, la mente pensante dietro questo progetto è sempre quella di Henry Markram… A me quello che è accaduto pare una conseguenza diretta dell’impostazione iniziale del progetto…
    Salto forse alle conclusioni?

  5. È strano che per questo studio non vengano accettate le regole che i ricercatori si sono dati ormai da diversi anni,cioè affrontare e cercare di risolvere problemi complessi aiutandosi con modelli e simulazioni al computer.
    Capisco che in questo caso il problema è pazzesco,ma non vedo da quale altro punto di partenza si possa affrontare.
    Proprio perché è molto difficile che i dati raccolti finora possano essere integrati, perché non sono stati ottenuti secondo un paradigma comune,che questo progetto assume più significato.
    In pratica costringe i vari gruppi a cominciare a mettere dei paletti intorno ai vari modelli esistenti,in modo da arrivare a un minimo di linguaggio e di idee comuni,cosa a mio parere indispensabile per affrontare un problema così complesso.
    L’esclusione del ramo di ricerca dedicato alle neuroscienze cognitive dai progetti “core”,forse è dovuto proprio a questa Babele di gruppi di ricerca che si pestano i piedi l’un l’altro ostacolandosi a vicenda,e anche perché intravedere qualcosa di concreto a breve termine da questa disciplina è molto difficile.
    Dico questo nonostante sia convinto che tutti i progetti debbano andare avanti alla stessa velocità.
    Mi sembra infatti inutile riuscire a simulare con precisione il funzionamento dei vari neuroni all’interno di una colonna,senza sapere che relazione hanno con altri neuroni nelle vicinanze che appartengono a una decina di circuiti diversi,circuiti che nel loro insieme con una particolare organizzazione creano il livello cognitivo.

  6. La mia impressione è che la grande maggioranza dei ricercatori ha perso la capacità di porsi le domande giuste. Questo è triste.
    Alcune di queste domande sono davvero semplici, ma fondamentali.
    Ad esempio: che cosa è una regola?
    Pensate di avere la risposta? Pensate davvero di non aver bisogno di approfondire questo concetto? Chi è in grado di definirlo con precisione?

    Sono in grado di mostrare che se riusciamo a trovare gli strumenti giusti per rispondere a questa e a poche altre domande cruciali, allora possiamo capire anche la logica complessiva dei processi cognitivi, e che una parte importante dei problemi che ora sembrano difficili, in realtà si possono semplificare notevolmente.

    Devis Pantano

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