Il mind uploading (in lingua inglese ) o emulazione del cervello è l'ipotetico processo della copia di una mente cosciente da un cervello umano a un substrato non biologico. Il processo prevede la scansione e la mappatura dettagliata del cervello biologico e la copia del suo stato in un sistema informatico o altro dispositivo di calcolo. Il computer eseguirebbe una simulazione del modello così fedele all'originale che la mente simulata si comporterebbe, in sostanza, allo stesso modo del cervello originale, o per tutti gli scopi pratici, in maniera indistinguibile. La mente simulata verrebbe considerata parte della realtà virtuale del mondo simulato e potrebbe essere supportata da un modello anatomico tridimensionale che simula il corpo. In alternativa, la mente simulata potrebbe risiedere in un computer (o connessa ad esso) innestato all'interno di un robot umanoide o di un corpo biologico sostituendone il cervello.
L'emulazione di un intero cervello viene considerata dai futurologi come il punto logico finale nei campi della neuroscienza computazionale e della neuroinformatica, ossia nella simulazione del cervello per scopi di ricerca medica. Essa viene trattata in pubblicazioni di ricerca riguardanti l'intelligenza artificiale come un approccio all'intelligenza artificiale forte. Secondo i futurologi e per i movimenti transumanisti il mind uploading è una tecnologia che rappresenta un'importante possibilità di estensione della vita, originariamente suggerita dalla letteratura biomedica già nel 1971. Il mind uploading rappresenta, inoltre, un elemento centrale in numerose opere di fantascienza, quali romanzi, film e videogiochi, come, ad esempio Transcendence.
Il mind uploading viene considerato da alcuni scienziati come una tecnologia teorica e futuribile ma possibile, sebbene i principali finanziatori della ricerca e le principali riviste scientifiche rimangano scettici. Diverse previsioni contraddittorie sono state formulate riguardo a quando un cervello umano potrà essere interamente emulato e alcune delle previsioni fatte in passato sono risultate troppo ottimistiche. Già nel 1950 uno dei padri fondatori della cibernetica, Norbert Wiener, predisse che un giorno si sarebbe potuta trasferire una mente attraverso i fili di un telegrafo. Una ricerca tradizionale nel campo è comunque in corso in settori pertinenti, compresi campi quali lo sviluppo di supercomputer sempre più veloci, la realtà virtuale, le interfacce neurali, la mappatura e la simulazione di cervelli di animali, la connettomica e l'estrazione di informazioni da un cervello in funzione. La questione della copia dei dati e dell'intera struttura funzionale di un cervello tramite un processo tecnologico è un argomento discusso anche dai filosofi, e la possibilità di una reale attuazione del processo può essere vista come impossibile o inaccettabile da coloro che possiedono una visione dualistica del mondo, che è comune a molte religioni.
Quadro generale
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.
I neuroscienziati hanno dichiarato che importanti funzioni svolte dalla mente, come l'apprendimento, la memoria e la coscienza, sono dovuti a processi puramente fisici ed elettrochimici nel cervello e sono regolati da leggi vigenti. Christof Koch e Giulio Tononi hanno scritto nell'IEEE Spectrum:
Il concetto di mind uploading si basa su questa visione meccanicistica della mente, e nega la visione vitalista della vita umana e della coscienza. Molti eminenti scienziati, informatici e neuroscienziati hanno previsto che i computer saranno in grado di pensare e persino di raggiungere il livello di coscienza, inclusi Koch e Tononi, Douglas Hofstadter, Jeff Hawkins, Marvin Minsky,Marvin Minsky, Conscious Machines, in Machinery of Consciousness, Proceedings, National Research Council of Canada, 75º Anniversary Symposium on Science in Society, giugno 1991. Randal A. Koene, e Rodolfo Llinás.
Tale capacità di intelligenza delle macchine potrebbe fornire il substrato computazionale necessario per il caricamento della mente. Tuttavia, anche se il mind uploading dipende da una tale capacità generale, è concettualmente distinto dalle forme generali di intelligenza artificiale in quanto è il risultato di una rianimazione dinamica di informazioni derivanti da una mente umana in modo che la mente conservi un senso di identità storica (altre forme sono possibili ma comprometterebbero o eliminerebbero la caratteristica dell'estensione della vita generalmente associata con il mind uploading). Le informazioni trasferite e rianimate diverrebbero una forma di intelligenza artificiale, talvolta chiamata anche infomorfo o "noömorph".
Molti teorici hanno presentato modelli del cervello e hanno stabilito una serie di stime della quantità di potenza di calcolo necessaria per simulazioni parziali e complete. Secondo questi modelli, il mind uploading può diventare possibile entro qualche decennio, se le tendenze nel progresso tecnologico, come quelle rappresentate dalla legge di Moore, continuassero allo stesso ritmo esponenziale. Ray Kurzweil,, Psychology Today, febbraio 2000.
La prospettiva di caricare la coscienza umana in questo modo solleva molte questioni filosofiche che coinvolgono l'identità, l'individualità e questioni riguardanti l'anima e la mente definite come il contenuto informativo del cervello, così come numerosi problemi di etica medica e moralità alla base processo.
Vantaggi teorici Immortalità In teoria, se le informazioni e i processi della mente possono essere dissociati dal corpo biologico, essi non sono più legate ai limiti fisici individuali di quel corpo. Inoltre, le informazioni all'interno di un cervello potrebbero essere in parte o interamente copiate o trasferite a una o più altri substrati (come una memorizzazione di tipo digitale o un altro cervello), riducendo o eliminando il rischio di mortalità. Questa lettura del processo fu proposta per la prima volta nella letteratura biomedica nel 1971 dal biogerontologo George M. Martin dell'Università di Washington.
Maggiore velocità Una intelligenza basata su computer, come quella risultante da un mind uploading, potrebbe pensare molto più velocemente di un essere umano. I neuroni umani scambiano i segnali elettrochimici con una velocità massima di circa 150 metri al secondo, mentre la velocità della luce è di circa 300 milioni di metri al secondo, circa due milioni di volte più veloce. Inoltre, i neuroni possono generare un massimo di circa 200-1000 potenziali d'azione o "picchi" al secondo, mentre il numero di segnali al secondo nei moderni chip per computer è di circa 3 GHz (circa 20 milioni di volte maggiore) e dovrebbe aumentare di almeno un fattore 100. Pertanto, anche se i componenti del computer responsabile della simulazione di un cervello non sono significativamente più piccoli rispetto a quelli di un cervello biologico, e anche se la temperatura di questi componenti non è significativamente più bassa, Eliezer Yudkowsky del Singularity Institute for Artificial Intelligence calcola un limite massimo teorico per la velocità di una futura rete neurale artificiale. La rete potrebbe in teoria funzionare circa un milione di volte più velocemente di un vero cervello, sperimentando un anno di tempo soggettivo in soli 31 secondi di tempo reale. Eliezer Yudkowsky, , pagina web del Singularity Institute
Tuttavia, nella pratica questa implementazione in parallelo richiederebbe entità computazionali per ciascuno dei cento miliardi di neuroni e ciascuna delle 100.000 miliardi di sinapsi. Ciò richiede un computer o reti neurali artificiali dalle potenzialità enormi, molto più grandi anche degli attuali supercomputer. In un'implementazione meno futuristica, il time-sharing permetterebbe l'emulazione sequenziale di diversi neuroni con la stessa unità di calcolo. Così le dimensioni del computer potrebbero essere più limitate, anche se l'aumento di velocità potrebbe essere minore. Supponendo che le minicolonne corticali raggruppate in ipercolonne siano le unità di calcolo, il cervello di un mammifero può essere emulato da un supercomputer di oggi, ma risulterebbe operante a una velocità inferiore rispetto a quella del cervello biologico.Johansson C and Lansner A., Towards cortex sized artificial neural systems. Neural Networks, 20: 48‐61, 2007
Viaggiare nello spazio Il mind uploading pone potenziali benefici per i viaggi nello spazio interstellare perché consentirebbe ad esseri immortali di viaggiare per il cosmo senza soffrire di accelerazione estrema oltre che delle limitazioni intrinseche di un corpo biologico. Una società intera di menti processate con un mind uploading può essere emulata da un computer su una nave spaziale dalle dimensioni estremamente limitate, che consuma molta meno energia rispetto a quella utilizzata per i viaggi spaziali tradizionali.
Le menti digitalizzate avrebbero il controllo della nave e sarebbero in grado di prendere decisioni sul viaggio in tempo reale, indipendentemente da eventuali segnali provenienti dalla Terra, che potrebbero eventualmente richiedere mesi o anni per raggiungere l'astronave. Inoltre una coscienza virtuale può essere posta in uno stato di ibernazione, o le sue attività rallentate; le menti virtuali non dovrebbero quindi essere costrette a sperimentare la noia infinita di un viaggio che potrebbe richiedere anche migliaia di anni. Le menti potrebbero essere risvegliate solo quando il computer di bordo rileva che la destinazione è stata raggiunta.
Un'altra possibilità per il viaggio sarebbe quella di trasmettere una mente tramite un laser, o via radio, tra due località già colonizzate. Il viaggio richiederebbe solo l'energia per trasmettere i segnali con la potenza necessaria per la destinazione.
Esistenze multiple o parallele Un altro concetto collegato al mind uploading, esplorato più nella fantascienza che nella speculazione scientifica, è la possibilità di ottenere diverse copie speculari di una sola mente umana. Tali copie potrebbero consentire a un "individuo" di provare più cose in una volta, reintegrando le esperienze di tutte le copie in una mente centrale in un certo momento del futuro, di fatto permettendo a un singolo essere senziente di vivere in molti luoghi e fare più cose contemporaneamente; questo concetto è stato esplorato in particolare nella narrativa. Tali copie parziali e complete di un essere senziente sollevano questioni interessanti per quanto riguarda l'identità e l'individualità.
Tecnologie e tecniche rilevanti Capacità computazionale
I sostenitori del mind uploading puntano alla legge di Moore per sostenere l'idea secondo cui la potenza di calcolo necessaria potrebbe essere disponibile in pochi decenni. Tuttavia, le effettive esigenze di calcolo per l'esecuzione di una mente umana caricata in un supporto tecnologico sono molto difficili da quantificare, rendendo altamente speculativo tale argomento. Indipendentemente dalla tecnica utilizzata per acquisire o ricreare la funzione di una mente umana, le esigenze di elaborazione possono essere immense, a causa del gran numero di neuroni presenti nel cervello umano e della notevole complessità di ogni neurone.
Nel 2004 Henry Markram, ricercatore capo del "Blue Brain Project", ha dichiarato che "non è il loro obiettivo costruire una rete intelligente neurale", basata esclusivamente sulle esigenze computazioni che un tale progetto richiederebbe: