مغزهای شگفت‌انگیز و پوست تغییرپذیر اختاپوس و دیگر سرپایان
متن سخنرانی :
این یک مغز عجیب و فوق‌العاده است، در حدی که می‌توان آن را هوش جایگزین روی این سیاره دانست. مغزی که در بدنی بسیار عجیب شکل گرفته است، بدنی که مغزهای اقماری کوچک درون آن توزیع شده است. چه تفاوتی با مغز انسان دارد؟ همانگونه که به نظر می‌رسد، بسیار متفاوت است، اینقدر متفاوت است که من و همکاران داریم سعی می‌کنیم بفهمیم این مغز چگونه عمل می‌کند. اما چیزی که به صراحت می‌توانم بگویم این است که از این مغز کارهای فوق‌العاده‌ای برمی‌آید.خب این مغز متعلق به کیست؟ خب، با من همراه شوید تا به اعماق اقیانوس برویم، جایی که حیات آغاز شد، و بیایید نگاهی بیفکنیم. شاید برخی از این‌ها را قبلاً دیده‌اید، اما ما پشت این ساحل مرجانی هستیم و صخره‌ای در اینجا قرار دارد، شن‌های بسیار، ماهی‌ها در حال شنا کردن ... و ناگهان این اختاپوس ظاهر می‌شود، و اکنون سفید چشمک‌زن است، مرکب را به صورتم می‌پاشد و به سرعت در می‌رود. در حرکت آهسته، حلقه دور چشم و الگوهای روی پوست را می‌بینید. حالا بافت سه‌بعدی تغییر پوست را تماشا کنید که چگونه این استتار سه‌بعدی واقعاً زیبا را خلق می‌کند.
۲۵ میلیون ارگان رنگ به نام "کروماتوفورها" درون پوست وجود دارد، و آن زائده‌ها که آنجا هستند را ما "پاپیلاها" می‌نامیم، و همه آنها به صورت عصبی کنترل می‌شوند و می‌توانند بطور آنی تغییر کنند. می‌توانم ادعا کنم که این استتار پویا شکلی است از «هوش». سطح پیچیدگی پوست با تغییری سریع و دقیق کاملاً حیرت‌آور است.
خب با این پوست چه می‌توانید بکنید؟ خب، بگذارید در کنار استتار به چیزهای دیگری که با پوست‌شان انجام می‌دهند بنگریم. اینجا شما یک اختاپوس نمونهو یک الگو را مشاهده می‌کنید. ناگهان به شدت تغییر می‌کند -- این علامت‌دهی است نه استتار. سپس به حالت الگوی عادی برمی‌گردد. حالا شما یک سپیداج (ماهی مرکب) را می‌بینید که این شکل از ابر در حال عبور را هنگامی که به شکار خرچنگ نزدیک می‌شود نشان می‌دهد. و در نهایت، شما یک سپیداج گونه سپیداج نگارین را در حالت استتار می‌بینید و سریعاً می‌تواند به این شکل نورانی تغییر یابد.
چیزی که اینجا داریم نمایشی است برای انطباق اگر صلاح می‌دانید یک تسلسل، بین استتار و خودنمایی. و این کار به کنترل شدیدی نیاز دارد. چه حدسی می‌زنید؟ این مغزها برای کنترل خیلی خوب عمل می‌کنند. مغز اختاپوس که اینجا نمایش داده شده دارای ۳۵ لب برای مغز است، ۸۰ میلیون سلول کوچک. گرچه این موضوع جالب است، اما آنچه واقعاً عجیب است، پوست این جانور است که نورون‌های بسیار بیشتری دارد چنانچه در شکل به رنگ زرد نمایش داده شده است. ۳۰۰ میلیون نورون درون پوست و فقط ۸۰ میلیون در خود مغز -- چهار برابر بیشتر. حالا اگر به آن نگاه کنید، یکی از این مغزهای اقماری کوچک اینجاست و معادل یک نخاع شوکی برای هر یک از هشت بازو است. این روشی کاملاً غیرعادی است برای ساختن شبکه عصبی در یک بدن.
خب، این مغز به چه دردی می‌خورد؟ این مغز باید زرنگ‌تر از مغزهای بزرگ و باهوشی باشد که سعی در شکار آن را دارند، شکارچیانی مثل پرپویزها، فک‌ها، باراکوداها، کوسه‌ها و حتی ما انسان‌ها.
پس تصمیم‌سازی یکی از کارهاییاست که این مغز باید انجام دهد، و این کار را به بهترین شکل انجام می‌دهد. همانطور که می‌بینید این اختاپوس دارد گشت و گذار می‌کند؛ و ناگهان متوقف شده و استتار کامل انجام می‌دهد. و این واقعاً حیرت‌آور است، چون وقتی این جانوران به دنبال غذا می‌گردند، می‌بایست بیش از صد تصمیم استتاری بگیرند آن هم تنها در یک جستجوی غذا برای دو ساعت و این کار را دو بار در روز انجام می‌دهند. پس تصمیم‌گیری. همچنین می‌دانند چگونه بروند و چگونه به خانه برگردند. پس این یک جور تصمیم‌گیری است.
می‌توانیم این استتار را امتحان کنیم مثل این سپیداج که پشت سر من می‌بینید، وقتی زیرانداز را خارج می‌کنیم و یک صفحه شطرنجی به او می‌دهیم، از این اطلاعات عجیب تصویری استفاده می‌کند و بدون وقفه به بهترین شکل، الگو را تقلید می‌کند.
پس مهارت‌های شناختی دیگر هم مهم هستند. ماهی‌های مرکب هوش‌های متفاوتی دارند. آنها حیات جنسی بسیار پیچیده و جالبی دارند. می‌جنگند، معاشقه می‌کنند، اظهار علاقه می‌کنند، از جفتشان مراقبت می‌کنند و فریب می‌دهند. به نظرتان آشنا می‌آید؟
(خنده)
و این واقعاً شگفت‌انگیز است که این جانوران همچین توانمندی ذاتی برای انجام این رفتارها را دارند.
اینجا یک نر و یک ماده می‌بینید. نر در سمت چپ با دیگر نرها می‌جنگد تا با ماده جفت‌گیری کند، و الآن دارد الگوی دوگانه از خود نشان می‌دهد. در سمت ماده از خود عشق نشان داده است، و در سمت دیگر الگوی جنگی به خود گرفته است. هنگامی که ماده جابه‌جامی‌شود، نر را تماشا کنید
(خنده)
و می‌بینید که به صورت سیال الگوی عشق را به سمت ماده تغییر می‌دهد. بنابراین این نوع علامت‌دهی همزمان و دوگانه با تغییر زمینه رفتاری واقعاً فوق‌العاده است. این کار قدرت بالای مغز را می‌طلبد. حالا، راه دیگری برای نگاه به این موضوع این است، که شاید ما شاهدی ۵۰ میلیون ساله برای نر دورو داریم.
(خنده)
خب، بگذارید ادامه بدیم.
(خنده)
یک اختاپوس در یک صخره مرجانی کار سختی پیش رو دارد که جاهای زیادی برود و بداند چگونه لانه‌اش را پیدا کند. و این کار را بسیار عالی انجام می‌دهد. آنها حافظه کوتاه‌مدت و بلندمدت دارند، آنها با سه تا پنج بار تکرار یاد می‌گیرند -- ذهن خوبی است. و حافظه فضایی خارق‌العاده است. آنها جستجوی غذایی را با ساختن یک خط راست تا مسیر بازگشت به لانه پایان می‌دهند. غواصانی که آنها را تماشا می‌کنند مسیر را کاملاً گم می‌کنند ولی خودشان بر می‌گردند، بنابراین ظرفیت حافظه‌ای کاملاً ظریفی است.
حالا در مورد مهارت‌های شناختی، به این رفتار خوابیدن سپیداج نگاه کنید. مخصوصاً سمت راست، می‌بینید که چشم تکان می‌خورد. این حرکت سریع چشم نوعی خواب دیدن است که ما فکر می‌کنیم فقط پستانداران و پرندگان این کار را می‌کنند. و رنگ کاذب را می‌بینید که ما آنجا قرار دادیم تا چشمک زدن الگوی پوست دیده شود، و این چیزی است که زیاد رخ می‌دهد. اما این رفتار بیداری عادی نیست؛ کاملاً متفاوت است. خب، خواب دیدن زمانی است که شما قوام حافظه دارید، و بنابراین این همان چیزی است که در سپیداج رخ می‌دهد.
حالا، نوع دیگری از حافظه که کاملاً غیرعادی است حافظه شبه عارضی است. این چیزی است که برای انجام آن، انسان‌ها به چهار سال توسعه مغزی نیاز دارند تا بتوانند اتفاقات در یک رویداد خاص را به یاد آورند، کجا و کی این اتفاق رخ داده است. مخصوصاً بخش «کی» پیچیده است، و کودکان می‌توانند انجامش دهند. اما چه حدثی می‌زنید؟ اخیراً دریافتیم که سپیداجهم همچین توانایی را دارد، و در آزمایش‌های تابستان گذشته، وقتی غذاهای متفاوت را در زمان‌های متفاوتبه یک سپیداج عرضه می‌کنیم آنها باید مکان و زمان غذا را با آخرین باری که آن را دیده‌اند دقیقاً مطابقت دهند. سپس باید جستجو برای غذا را با سرعت دوباره گذاشتن هر نوع غذا در مکانی متفاوت تنظیم کنند. پیچیده است؟ خیلی پیچیده است، من به سختی این آزمایش را می‌فهمم. خب این یک فرآیند شناختی سطح بالاست.
حالا صحبت از مغز و تکامل در این لحظه، به راست نگاه می‌کنید، مسیر تکامل مغز مهره‌دران را می‌بینید، و همه‌شان مغزهای خوبی دارند. فکر می‌کنم همه این را می‌دانند. اما اگر به سمت چپ نگاه کنید، برخی از مسیرهای تکاملی منتهی به اختاپوس را نشان می‌دهد، آنها هم از رفتارهای همگرا و پیچیده و هم از شکلی از هوش برخوردارند. آخرین انشقاق رایج در این دو خط ۶۰۰ میلیون سال پیش بود، و نوعی کرم بود با عصب‌هایی بسیار کم، مسیرهایی بسیار واگرا اما همگرایی رفتارهای پیچیده.
سوال اساسی اینجاست: آیا ساختار مغز یک اختاپوس اساساً تا پایین‌ترین سطح با مسیر مهره‌داران متفاوت است؟ حالا، ما پاسخ را نمی‌دانیم، اما اگر پاسخ مثبت باشد، پس مسیر تکاملی متفاوتی برای خلق هوش روی کره زمین داریم، و ممکن است کسی فکر کند که انجمن‌های هوش مصنوعی ممکن است به این مکانیزم‌ها علاقمند باشند.
خب، بگذارید لحظاتی از ژنتیک بگوییم. ما ژنوم داریم، ما DNA داریم، DNA به شکل RNA رونوشت می‌شود، RNA اطلاعات را به شکل پروتئین ترجمه می‌کند و این ما را به وجود می‌آورد. خب، سرپایان این کار را جور دیگری انجام می‌دهند. آنها ژنوم‌های بزرگی دارند، DNA دارند، DNA را به شکل RNA رونوشت می‌کنند، اما از این به بعد چیزی به شدت متفاوت رخ می‌دهد. آنها آن RNA را با سرعتی نجومی و عجیب ویرایش می‌کنند، صدها برابر بیش از انسان‌ها و دیگر جانوران و این پروتئین‌های ممتازی را تولید می‌کند. و حدس می‌زنید بیشتر آنها برای چه هستند؟ سیستم عصبی. پس شاید این روشی غیرمعمول باشد که یک جانور برای انعطاف رفتاری تکامل یابد. حدس‌های زیادی وجود دارد اما فقط خوراک فکری است.
حالا می‌خواهم در مورد تجربیاتم به شما بگویم که چگونه من و همکارانم از هوش‌مان استفاده می‌کنیم تا این اطلاعات را بدست آوریم. ما غواصی می‌کنیم و نمی‌توانیم تا ابد زیر آب بمانیم چون نفس کم می‌آوریم، پس باید در کارمان پربازده باشیم. غوطه‌وری احساس‌مند در جهان زیر آب چیزی است که برای درک کارهایاین جانوران به ما کمک می‌کند، و باید بگویم تجربه بسیار جذابی است که زیر آب باشید و ارتباط حسی را با یک اختاپوس و یک غواص داشته باشید مخصوصاً وقتی می‌فهمید که این یک جانور متفکر، اندیشه‌ورز و کنجکاو است. این چیزی است که بی‌نهایت به من انگیزه می‌دهد.
برای لحظاتی به آن پوست هوشمند رجوع کنیم. این یک ماهی مرکب و یک الگوی استتار است. زوم می‌کنیم و می‌بینیم که بازتاب‌دهنده‌ها و رنگدانه‌های زیبایی وجود دارند. کروماتوفورهایی هستند که بهسرعت باز و بسته می‌شوند. و در لایه بعدی پوست، کاملاً جذاب است. کروماتوفورها بسته هستند، و شما این رنگین‌کمان جادویی را می‌بینید که از پوست بیرون می‌آید. همچنین به لحاظ عصبی کنترل می‌شود، پس ترکیبی از هر دو است، همانگونه که اینجا تصویری با وضوحبالا از پوست سپیداج دیده می‌شود، که این رنگ‌کاری ساختاری و رنگدانه‌ای را می‌بینید و حتی سرخ‌شدگی خفیف که بسیار زیبا است.
خب چطور می‌توانیم از اینجور اطلاعات بهره ببریم؟ در مورد آن زائده‌های پوستییا پاپیلاها صحبت کردیم. این یک سپیداج عظیم استرالیایی است. پوست صاف و الگوی آشکاریبه خود گرفته است. پنج عکس ردیفی به فاصله یک ثانیه گرفتم، فقط به تغییرات این جانور نگاه کنید -- یک، دو، سه، چهار، پنج -- و حالا من یک علف دریایی هستم. و حالا می‌توانیم به حالت قبل برگردیم تا آن پوست صاف و الگوی آشکار را ببینیم. این پوست واقعاً حیرت‌انگیز و تغییرکننده است. اینجا می‌توانید با جزئیات بیشتر ببینید. بالا را نگاه کنید، تا آن پاپیلاهای زیبا را ببینید. و حالا با جزئیات بیشتر نگاه می‌کنیم، هر پاپیلا که بالا آمده را می‌بینید، و این زائده‌های کوچک وجود دارند، پس پاپیلاها روی هم و در کل سطح قرار دارند. هر گونه‌ی خاص، ده‌ها شکل و اندازه متفاوت از این زائده‌ها را دارد تا بتواند استتار ظریف و تحت کنترل عصبی را خلق کند.
حالا مهندسین همکارانم در کرنل، کار ما را دیدند و گفتند "فکر می‌کنیم بتوانیم برخی از این‌ها را بسازیم" چون در صنعت و جامعه، همچین مواد لطیف و تحت کنترل از لحاظ شکل واقعاً کمیاب هستند. ادامه دادند و با ما همکاری کردند و اولین نمونه پاپیلای مصنوعی،مواد نرم، را ساختند، که اینجا مشاهده می‌شود. و می‌بینید که به اشکال مختلف در می‌آیند، می‌توانید انگشتتان را روی آنها فشار دهید تا ببینید که انعطاف‌پذیر هستند. و این نمونه‌ای است از نحوه عملکردشان.
خب می‌خواهم از این موضوع بروم سراغ رنگ پارچه‌ها و می‌توانم کاربردهای زیادی را متصور شوم. فقط به این زیبابین (کالیدوسکوپ) نگاه کنید که بطور پویا رنگدانه‌ها و بازتاب‌ها را کنترل می‌کند که ما در سرپایان می‌بینیم. به اندازه کافی در مورد مکانیکو نحوه عملکردشان می‌دانیم که می‌توانیم به همان روش نه تنها در پارچه‌ها بلکه حتی شاید در لوازم آرایشی تغییرپذیر آن را به کار ببریم. بعلاوه، کشف جدیدی در مورد مولکول‌های حساس به نور در پوست اختاپوس انجام شده که ممکن است مسیر دست‌یابی به مواد هوشمند را هموار سازد موادی که خودبه‌خود حس می‌کنند و عکس‌العمل نشان می‌دهند.
خب این شکل از زیست‌فناوری یا زیست‌تقلید، می‌تواند دیدگاه ما را حتی در مورد جهان بالای آب تغییر دهد. برای مثال هوش مصنوعی ممکن است سراغ مغز توزیع‌شده در بدن برود یا رفتار اختاپوس را مد نظر بگیرد یا پوست هوشمند یک سپیداج را به الگویی پیشرو بدل نماید.
خب، چطور به اینجا می‌رسیم؟ شاید تمام کاری که باید بکنیم این باشد که کمی در مورد هوشمندی سرپایان هوشمندتر باشیم.
متشکرم.
(تشویق)
