Ana sayfa Sorularla Bilim Beyin nasıl bir bilgisayardır?

Beyin nasıl bir bilgisayardır?

2299
PAYLAŞ

Birden fazla hücreden oluşan canlılarda bu hücrelerin birbirleriyle koordineli olarak çalışması gerekir. Örneğin süngerler suyu pompa gibi davranarak emerken içindeki besinleri süzer. Bu sırada bedenlerindeki kanalları sistematik olarak genişletip darlaştırmaları için her hücrenin diğer hücrelerin yaydığı sinyallere tepki vererek davrandığı bir sistem evrilmiştir.

Kimi sünger türlerinde bu sinyaller kimyasaldır, bir hücre bu işe özgü moleküller salgılar; diğerleri de suyun akışıyla taşınan bu moleküller yanlarına varınca algılar. Bu düzenek yavaştır, pompalama döngüsü dakikalar alabilir. Başka süngerlerde evrim çok daha hızlı bir alternatif keşfetmiştir: Hücre zarlarından iyon akımı yoluyla gerçekleştirilen elektrik sinyalleri.

Yani yaşamın altyapısı hücrelerin birbirleriyle haberleşmesi için kimyasal ve elektriksel sinyaller kullanmasına el vermekteydi. Bedenler büyüyüp organlar özelleştikçe eşgüdümün önemi de arttı ve uzmanlık alanları iletişim olan, tel benzeri uzantılarla birbirlerine bağlanarak bir ağ oluşturan sinir hücreleri evrildi.

Yapay zekâ insanın yaptığı her şeyi yapabilir mi? Duyguları olabilir mi? Karşısındakinin duygularını anlayabilir mi? Nasıl öğrenir? Yaratıcı olabilir mi? Sorularıyla birlikte bir diğer önemli soru ise İnsan nasıl bir bilgisayardır?

Sinir hücrelerinin bedenin (gözlerden gelen girdi hatlarına yakın) bir köşesinde yoğun bir ağ oluşturduğu “beyin” denen organın evrildiği canlılara odaklanalım. Böyle bir ağ bellek işlevi görebilir (hücreler arasındaki bağlantıların güçlü mü zayıf mı olduğuna göre farklılaşan örüntüler farklı bilgileri kaydetmek için kullanılabilir), duyu organlarınca uyarılan hücreler bu ağa girdi, kaslar gibi hareket vs. yollarla dış dünyada etki yaratabilecek olanlara sinyal taşıyanlar da çıktı olarak görülebilir. Birbirlerini tetikleyen hücrelerarası etkinleşme örüntüleri kimi duyu girdilerine veya vücut kimyasından doğan sinyallere yanıt olarak karmaşık yordamların icra edilmesini sağlayacak şekilde dizilebilir. Demem o ki, beyin bir bilgi işlem makinesidir. Kelimeyi renkli bir benzetme olarak değil, teknik bir terim olarak kullanıyorum; beyin tam teşekküllü bir bilgisayardır.

Bu önemli gerçeği sindirmek için günümüzün elektronik bilgisayarlarının temel mimarisiyle beynimizinkini karşılaştırmak yararlı olabilir. Karşılaştırma hakkaniyete uygun olsun diye şartları eşitleyelim: Bir bedeni sevk ve irade problemiyle uğraşan bir beyinle otonom bir robotun davranışlarını kontrol etmekle görevli bir bilgisayarı karşılaştıralım.

Kontrol bilgisayarı, robotun algılayıcılarından (kamera, mikrofon, pusula, jiroskop, basınçölçer, vs.) gelen verileri girdi olarak alır. Bu veriler söz konusu algılama cihazları tarafından 0 ve 1’lerden oluşan diziler olarak yorumlanabilen iki seviyeli elektrik sinyalleri olarak gönderilir. Zaten bilgisayarın içinde de her şey 0 ve 1’ler cinsinden yazılır.

Temel bilgisayar mimarimizde (tıpkı Turing makinesinin tek bir kontrol birimi ve tek bir teyp kafası olduğu gibi) veri üzerinde işlem yapan tek bir birim vardır. Üzerinde işlem yapılacak bilgiler, sıraları geldiğinde, bellekte tutuldukları yerlerden bu “merkezi işlem” birimine getirilir, sonuçlar da geri taşınır. Çoğu bilgisayarın belleği farklı hız ve kapasitede birkaç kısımdan oluşur ve işlenecek veriler o sırada büyük ama yavaş kısımdaysa erişilmeleri sistemi yavaşlatabilir.

Bilgisayarın o sırada çalıştıracağı (robotumuzun nasıl davranacağını belirleyen) program da kullanıcısı (belki de robotu tasarlayan mühendis) tarafından belleğe yerleştirilmiştir. Bilgisayar bir döngü içinde programın bir sonraki adımdaki komutunu işlemciye taşır, orada “okuduğu” komutun emrettiği işlem için gereken verileri getirir, işlemi (“şu 0, 1 örüntüsünü görürsen şu yeni örüntüyü kur” türünden bir dönüşümle) gerçekleştirir, gerekiyorsa sonucu taşır ve emredilen sıradaki komutu yükler. Program alabildiğine karmaşık bir hesaplama/işleme dizisini gerektiriyor olabilir, bilgisayar açısından fark etmez. Onun her adımda yaptığı budur.

Program alınan girdilere ve algoritmasına kodlanmış olan amaca göre şu anda yapılacak hareketin ne olduğunu hesaplayınca robotun ilgili “eyleyici” birimlerine (tekerleği döndüren motor, ses çıkarılacaksa hoparlör, ışık yakılacaksa fener, vs.) gerekli sinyalin gönderilmesini emreder. Bu eylemin sonucunda durum (robotun konumu, kameranın aldığı görüntü, vs.) değişir ve “Şimdi ne yapmalı?” döngüsü sürer gider.

Gelelim beyne. Göreceğiz ki beynin yapısı daha karışık, anlaması da daha zor. Bunun sebebi, iki sistem arasındaki diğer farklılıkların sebebiyle aynı: Elektronik bilgisayar bir mühendislik ürünüdür, tek işlemcili TM modeli esas alınarak ve anlaşılması, hata teşhisi ve onarımı kolay olsun diye net sınırlarla ayrılan modüllerden oluşacak şekilde tasarlanmıştır. Beyin ise, anlaşılma veya tamirci tarafından sökülebilme kolaylığının hiç umursanmadığı, tek “amacın” eldeki şemada ufak tefek değişiklikler yaparak eldeki malzemeden çevreye daha uyumlu üretken bireyler yaratmak olduğu kör evrimin ürünüdür.

Beyin bir bilgi işlem makinesidir.

Beyin, duyu organlarından gelen verileri girdi olarak alır. Bu veriler söz konusu organlardan elektrik sinyalleri olarak gönderilir. Sinir hücrelerinin (“henüz etkinleşmedi” / “etkinleşti” ayrımıyla) rahatlıkla 0 ve 1 olarak yorumlanabilen bir veri taşıma kipi varsa da, bazı durumlarda etkinleşme sıklığı gibi 0, 1’den ziyade küsuratlı sayılarla daha doğal ifade edilen bir gösterimi destekliyor gibi görünürler.

Tek işlemcili, programın her adımının bir öncekinin bitmesini beklediği modelin tersine, beyindeki her sinir hücresi (yüz milyar tane olabilir!) aynı anda iş görebilir. Basitçe, her biri aslında aynı işlemi yapmaya kurguludur: Girdi tellerinden (duyu organlarından veya beyindeki diğer hücrelerden) gelen sinyallerin ağırlıklı toplamını hesapla, sonuç bir eşik değerin üzerindeyse etkinleşerek bağlı olduğun diğer hücrelere sinyal yolla! Bu hesapta kullanılan ağırlıklar, “Aynı anda etkinleşen iki hücrenin arasındaki bağlantının ağırlığı artar” gibi basit kurallarla güncellenebilir. Sonuçta beyin birbirini tetikleyerek yanıp sönen hücrelerin oluşturduğu etkinleşme örüntüleriyle dolup taşar.

Bu “dağıtık” mimaride verilerin ve komutların bellekten sırayla merkezi işlemciye taşınıp işlenmesi yoktur. Her şey her yerde gibidir! Bir adım sonra, hangi hücrelerin 0, hangilerinin 1 diyeceğini ve hangi bağlantının ağırlığının ne olacağını belirleyen “program”, tüm bağlantıların şimdiki ağırlığına bağlıdır, yani beynin her yerine dağılmış vaziyette ve sürekli değişmektedir!

Bağlantı ağırlıkları uygun seçilirse duyu örüntülerinin iç örüntüleri, onların da başka iç örüntüleri tetiklediği çok karmaşık hesaplamalar, motor sinir hücreleri aracılığıyla da ilginç beden davranışları programlanabilir, hatta bu milyar işlemcili bilgisayar kendisini tek bir birey gibi hissedebilir. Evrim denen “kör programcı”, bir sonraki soruda göreceğimiz gibi, bunu ve daha fazlasını başarmıştır.

Kaynak: Cem Say, 50 Soruda Yapay Zekâ, Bilim ve Gelecek Kitaplığı, 2019, 10. Baskı, s.51-54