Kohtaus The Matrix -elokuvasta, 1999

Oikeaa tiedettä Matrixin taustalla

Matrix-elokuvasarjassa ihmiset ovat robottien kasvattamia paristoja, jotka elävät koko elämänsä tietokonesimulaatiossa. Todelliset tieteen edistysaskeleet osoittavat, että tulevaisuuden dystopia olisi jo mahdollinen.

Matrix-elokuvasarjassa ihmiset ovat robottien kasvattamia paristoja, jotka elävät koko elämänsä tietokonesimulaatiossa. Todelliset tieteen edistysaskeleet osoittavat, että tulevaisuuden dystopia olisi jo mahdollinen.

Alamy

1. Ihmiset voivat toimia paristoina

Matrixissa ihmisiä pidetään vankeina nesteessä, josta ihmisen tuottamaa lämpöä kerätään robottien tarvitsemaksi energiaksi.

Elokuvamaailman ulkopuolella tutkijat ovat kehittäneet niin kutsuttuja lämpösähköisiä laitteita, kuten rannekkeita, sormuksia ja kuulolaitteita, jotka saavat energiaa ihmisten elimistön tuottamasta lämmöstä.

VIDEO: Näin sormus toimii elimistön lämmöllä

Esimerkiksi kello käyttää hyväkseen lämpötilaeroa, joka saa elektronit liikkumaan nopeammin, kun iho lämmittää materiaalia. Elektronit hakeutuvat metallin viileimpään osaan kuten mikroskoopisessa paristossa.

Puolijohteiden avulla useat tällaiset paristot voidaan liittää yhteen ja tuottaa siten yhden voltin jännite jokaista ihon neliösenttimetriä kohden. Jännite riittää kellolle ja aktiivisuusrannekkeelle.

Yleisesti ottaen ihmiset ovat kuitenkin huonoja paristoja. Ihminen tuottaa noin 80 wattia lämpöä, mutta ihmisen päivittäin nauttiman energiamäärän kuluttaminen vapauttaisi huomattavasti enemmän energiaa.

2. Tekoäly on jo vihamielinen

Stephen Hawking, Elon Musk ja Bill Gates ovat varoittaneet, että tulevaisuuden älykkäät supertietokoneet voivat kääntyä ihmisiä vastaan aivan kuten Matrixissa.

Kun Microsoft vuonna 2016 lanseerasi Tay-chattibotin, sen vastaukset muuttuivat rasistisiksi ja vihamielisiksi alle 24 tunnissa.

Epäilevät asenteet perustuvat siihen, että ihmisten tavoitteita on vaikeaa kuvata kaavoilla.

Tekoälyjärjestelmiä kutsutaan myös agenteiksi, joilla on tietty tavoite. Yleensä järjestelmät oppivat koneoppimisella. Siinä agenttiin syötetään valtava määrä dataa, josta pitää etsiä kaavoja.

Grafiikka näytttää koneoppimisen prosessit

Koneoppimisen kuuden vaiheen avulla agentti oppii ratkaisemaan tehtävät paremmin. Ensin mahdollisuuksia tarkkaillaan (1) ja arvioidaan tavoitteen suhteen (2). Sitten mahdollisuuksia testataan (3) ja testaamalla saadaan tulos (4). Tavoitteita tarkastellaan kokemusten perusteella (5). Prosessia toistetaan(6).

Kaavoista tulee olettamuksia, joita testataan ja lopulta saavutetaan ratkaisu, esimerkiksi hoito syöpään. Ratkaisun toimivuus tallennetaan datapankkiin, ja agentti oppii.

Ongelmia syntyy, jos tulevaisuuden supertekoälyt kehittävät tietoisuuden. Silloin agentit saattavat taistella syöpää vastaan siinäkin tapauksessa, että se vaatii kuolonuhreja, ja vastustavat kaikkea, joka estää tavoitteen toteutumista, esimerkiksi virran sammuttamista laitteesta.

VIDEO: Näin tekoäly tekee pahoja päätöksiä

Nykyiset tekoälyjärjestelmät ovat jo näyttäneet varjopuolensa. Esimerkiksi YouTuben algoritmi levitti väärää tietoa ja vihapuhetta suosittelemalla käyttäjille videoita, joiden sisältö edusti ääriajattelua.

Tekoälyn kehityksen periaatteet

Jotta tekoäly saadaan toimimaan halutusti, käytetään tiettyjä linjauksia. Yksi menetelmä on se, että agentti (sininen piste) jakaa tavoitteensa mahdollisimman monelle ihmiselle (vihreät pisteet). Toisessa menetelmässä agentin tavoitteeksi määritellään oikeudenmukaisen yhteiskunnan luominen kaikille. Kolmannessa taas väestön valinnat, esimerkiksi vaalit ja ostoskäyttäytyminen, määräävät agentin tavoitteen.

3. Matrix voi piillä universumin pienimmässä rakennuspalikassa

Matrixissa Maata hallitsevat robotit, ja suurin osa ihmisistä elää simuloidussa todellisuudessa, onnellisen tietämättömänä maapallon todellisesta tilasta. Vuonna 2003 filosofi Nick Bostrom esitti teorian, jonka mukaan meidän todellisuutemmekin on tietokonesimulaatio.

Bostromin teesi kuuluu näin: jos kvanttitietokoneet Mooren lain mukaan kaksinkertaistavat laskentatehonsa joka 20. kuukausi, niin tulevaisuuden ihmiset voisivat tuottaa lukuisia simulaatioita esivanhempiensa elämästä. Simulaatiot olisivat niin yksityiskohtaisia, että simulaatiossa elävillä yksilöillä olisi tietoisuus, mutta he eivät tietäisi totuutta omasta todellisuudestaan.

Toisin sanoen: jos väitämme, että tietokoneiden laskentateho kasvaa valtavaksi, emme voi samaan aikaan olla varmoja siitä, ettemmekö olisi tietokonepelin hahmoja.

Nick Bostromin teesiä ei voida todistaa vääräksi, ja se onkin saanut kannatusta tunnetuilta ihmisiltä, kuten Elon Muskilta ja Neil deGrasse Tysonilta.

VIDEO: Tämän vuoksi astrofyysikot eivät voi torjua Matrixin ideaa

Washingtonin yliopiston tutkijoiden mukaan mahdollinen kvanttitietokoneiden simuloima universumi on mahdollista paljastaa. Nykyiset supertietokoneet voivat tosin vain simuloida atomiytimen kokoista universumin mallia. Tulevaisuudessa suuret simulaatiot voivat tuottaa laajemman mallin, jossa jäljitellään alkeishiukkasia neljässä ulottuvuudessa.

Niin suuressa mallissa tutkijat voisivat esimerkiksi simuloida aika-avaruutta, mutta tehokkaimmissakin simulaatioissa olisi jälkiä sen taustalla olevasta verkkorakenteesta. Tutkijoiden laskelmat osoittavat, että rakenne tulisi näkyviin kaikkein voimakkaimman kosmisen säteilyn ylärajana. Raja havaitaan, jos säteily ei leviä odotusten mukaisesti kaikkiin suuntiin.

Kosmiset säteet, joissa on todella paljon energiaa, osuvat kuitenkin vain harvoin Maahan, joten simulaation jälkiä olisi todella vaikea havaita.

Telescope Array, Utah, USA

Utahissa Yhdysvalloissa sijaitsevassa Telescope Array -observatoriossa on 500 ilmaisinta. Ne etsivät kosmisia säteitä, jotka voivat paljastaa virheitä simulaatiossa.

© John N. Matthews / Wikimedia Commons

Osa tutkijoista on sitä mieltä, että simulaatiohypoteesi vastaa Fermin paradoksia: Jos yksinomaan Linnunradassa on 300 miljoonaa planettaa, joilla voisi esiintyä elämää, miksi avaruusolennot eivät sitten ole ottaneet yhteyttä meihin? Ehkä siksi, että olemme koe-eläimiä tietokonepelissä.

4. Ajatuksen voima manipuloi tietokonepeliä

Päähenkilö Neo pysäyttää kuulia ja taivuttaa lusikoita ajatuksen voimalla. Todellisuudessa Neolla olisi aivokäyttöliittymä, jollaisia on jo olemassa.

Kun ajatus suhahtaa aivojen läpi, aivosolujen pinnalla olevat ionit – positiivisesti varautuneet atomit – lähettävät viestin edelleen vapauttamalla elektroneja. Mikrosiru nappaa elektronit ja muuttaa ne toiminnoiksi, jotka aivosignaali olisi aiheuttanut ihmisen elimistössä.

Esimerkiksi makakit ovat oppineet pelaamaan Pong-tietokonepeliä The Link -aivosirun välityksellä.

VIDEO: Katso, miten Pager-apina ohjaa tietokonetta ajatuksen voimalla

Apinat oppivat ensin hallitsemaan tietokoneen peliohjainta. Ne saivat banaanismoothien joka kerta, kun ne siirsivät osoittimen oikeaan kenttään. The Link opetteli apinoiden aivojen toimintaa, ja lopulta siru otti peliohjaimen roolin.

Neuralink-yritys aikoo sirun avulla opettaa ihmisille uusia ominaisuuksia aivan samalla tavalla kuin Neo tekee Matrixissa eli generoimalla aivosignaaleja.

VR-lasit, joissa EEG

Wearable Sensing -yritys tuottaa VR-laseja, joilla käyttäjä voi aivojensa sähköisellä toiminnalla valita tietokonepelissä esineitä.

© Wearable Sensing

Tulevaisuuden simulaatiot nielevät todellisuuden

Jo nyt modernit virtuaalilasit voivat tuottaa lähes realistisen näköaistimuksen, mutta ne eivät täysin pysty vakuuttamaan aivoja. Tekniikan seuraavaa askelta kutsutaan simuloiduksi todellisuudeksi (full dive-VR) . Siinä aivot eivät kykene erottamaan todellisuutta simulaatiosta. Tietokoneiden laskentateho kasvaa ja grafiikat tulevat koko ajan uskottavammiksi. Samaan aikaan Facebook ja HTC tekevät jo kokeita, joissa VR-peliä ohjataan aivosignaaleilla.

Nyt: Lisätty todellisuus

Lisätyn todellisuuden tekniikka (augmented reality) lisää todellisuuden päälle digitaalisen 3d-kerroksen. Käyttäjä voi muuttaa sitä eri tavoin esimerkiksi älypuhelimella tai älylaseilla. Todellisuuden ja digitaalisen esineen raja näkyy.

Nyt: Virtuaalinen todellisuus

Nykyiset VR-lasit tuottavat yksityiskohtaisen version todellisuudesta ja erityiset asut ja alustat simuloivat lisäksi liikkeitä ja aisteja. Elimistö aistii kuitenkin samaan aikaan todellisuuden, joten illuusio ei ole täydellinen.

Tulevaisuus: Simuloitu todellisuus

Seuraava askel on simuloitu todellisuus, missä graafisia osia on mahdotonta erottaa todellisuudesta ja liikkeet luodaan pelissä mittaamalla aivosignaaleja. Samaan aikaan päässä olevat elektrodit lähettävät signaaleja, jotka simuloivat elimistön aisteja.

5. Lampaita kasvatetaan pusseissa

Matrixissa Maata peittävät laajat kapselit, joissa kasvaa ihmisen sikiöitä. Meidän todellisuudessamme on jo nyt olemassa tarvittava tekniikka, jolla voidaan samaan tapaan kasvattaa ihmisen sikiöitä.

Karitsa tekokohdussa

Noin seitsemän viikkoa liian aikaisin syntynyt karitsa jatkoi vuonna 2017 kehitystään tekokohdussa 28 vuorokauden ajan.

© Partridge et.al.

Erikoisnesteesssä olevista kantasoluista voidaan muutamassa laboratoriossa maailmassa jo tuottaa kaikki osat ihmiseen, joka sitten voisi jatkaa kehitystään normaalisti. Eettisten syiden vuoksi alkioiden ei kuitenkaan anneta kehittyä kuin noin 23 vuorokautta.

Luonnollista alkiota saa tutkia laboratoriossa 14 päivän ikään asti. Keinotekoiset alkiot antavat tutkijoille mahdollisuuden seurata kehitystä 21. päivään saakka. Voidaan odottaa, että tulevaisuudessa luodaan alkioita, joilla on toimiva sydän.

© Shutterstock

1. päivä laboratoriossa = 1. viikko todellisuudessa

Kantasolut pääsevät kemikaalikylpyyn
Tutkijoiden soluviljelmään kuuluu noin 400 kantasolua, jotka on pantu yksittäin nesteellä täytettyihin kuoppiin. Neste on koktaili, jonka sisältämät aineet muun muassa edistävät kantasolujen jakautumista.

© Shutterstock

2. päivä laboratoriossa = 2. viikko todellisuudessa

Kantasolut kokkaroituvat
Koktailin viestiaineet käynnistävät tapahtumasarjan, jossa kantasolut kasaantuvat pallomaiseksi rakenteeksi. Se muistuttaa blastokystiksi nimitettyä varhaista alkiovaihetta. Se muodostuu kohdussa 14 päivän kuluttua hedelmöityksestä.

© Naomi Moris/University of Cambridge

3. päivä laboratoriossa = 3. viikko todellisuudessa

Solukokkare paljastaa tärkeän alkiovaiheen
Kantasolut järjestyvät uudelleen pitkulaiseksi paakuksi, joka muistuttaa tähän asti tutkimatonta gastrulaa eli malja-astetta. Siinä alkio jakautuu kolmeen eri solutyyppiin, joista syntyvät ennen pitkää hermot, lihakset ja elimet.

© Shutterstock

Tulevaisuus?

Uudet solut puhaltavat eloa aivoihin ja sydämeen
Arvioiden mukaan 5–10 vuoden kuluttua voidaan lisätä soluja, jotka jäljittelevät istukan toimintaa ja saavat aivojen ja sydämen kaltaiset elimet muodostumaan. Jos odotukset täyttyvät, keinotekoiset ihmisalkiot elävät niin kauan, että sydämenlyönnit ovat havaittavissa.

Toisten lajien kohdallla säännöt ovat lievemmät. Tutkijat ovat esimerkiksi seuranneet hiiren alkion kehitystä puoliväliin tiineyttä. Alkioiden kehitys olisi voinut vielä jatkua siitäkin, jos ne olisivat olleet tekokohdussa, josta ne olisivat saaneet ravintoa ja happea.

Yksi tekokohtu on kehitetty auttamaan liian varhain syntyneitä karitsoja. Tutkjat toivovat, että menetelmällä voitaisiin auttaa hyvin varhain syntyneitä lapsia niinä viikkoina, jolloin keuhkot ja sydän kehittyvät.

Alkio jatkaa kehitystä tekokohdussa
© thetimes.co.uk

Ihmisen alkio voisi kasvaa muovikohdussa

Tekokohtu on auttanut liian varhain syntyneitä karitsoja kriittisten viikkojen yli, jolloin keuhkot ja sydän kehittyvät ja karitsat ovat alttiita ilmateitse tarttuville taudeille. Tutkijat toivovat pääsevänsä testaamaan menetelmää sikiöillä, jotka ovat syntyneet raskausviikoilla 22.-24. Näin varhain syntyneistä lapsista kuolee tällä hetkellä jopa 90 prosenttia.

Neste jäljittelee lapsivettä

Tekokohtu on muovipussi, jossa on lapsivettä muistuttavaa elektrolyyttejä sisältävää nestettä. Pussiin tulee koko ajan uutta nestettä, ja sen lämpötila pidetään 37 asteessa.

Happea letkuista

Napanuora on kiinnitetty letkuverkostoon, joka kuljettaa verta hapetuslaitteeseen samaan tapaan kuin istukka hapettaa kohdussa olevan sikiön verta. Nesteiden kierrätys sujuu ilman pumppua, joka saattaisi vahingoittaa elimistöä.

Ravintoa ja lääkkeitä

Kun sikiön verta kierrätetään, siihen lisätään myös ravintoaineita, kuten hiilihydraatteja, aminohappoja, rasvoja sekä sikiön kasvua edistävää insuliinia. Tarvittaessa samaan tapaan voidaan annostella myös lääkkeitä.