Małpy nie napiszą „Hamleta”, ale pomogą ludziom z zaburzeniami komunikacji
Naukowcy ze Stanford University opracowali system przekładania sygnałów mózgowych na konkretne symbole graficzne. Swoje badania przeprowadzili na małpach, dzięki czemu przypomnieli o istniejącym w nauce twierdzeniu o nieskończonej liczbie małp.
Twierdzenie to mówi, że małpa naciskająca losowo przyciski maszyny do pisania (dzisiaj powiedzielibyśmy raczej: klawisze na klawiaturze komputera) przez nieskończenie długi czas, prawie na pewno napisze dowolny tekst wcześniej stworzony przez człowieka, w tym kompletny dorobek Williama Szekspira, czyli również na przykład Hamleta. Więcej o twierdzeniu w dalszej części, teraz pozostańmy przy trzech elementach: małpy, współczesna maszyna do pisania i Szekspir.
Badacze z Uniwersytetu Stanforda połączyli je, nie po to jednak, by studiować zagadnienie losowości, ale by wynaleźć pionierski sposób przekładania naszych myśli na zapisane słowa – ma się to dokonywać poprzez czytanie sygnałów mózgowych i konwertowanie ich w manewry na klawiaturze. Innymi słowy, system, zasadniczo ma się sprowadzać do pisania na klawiaturze za pośrednictwem umysłu.
Zespół naukowców przeprowadził eksperyment na grupie małp, którym wszczepiono w mózgi specjalne implanty. Zwierzęta nie „nauczyły się” nagle ani czytać po angielsku, ani rozumieć w tym języku, ale zostały niejako wytresowane do wybierania liter na podstawie tego, co zobaczyły na ekranie. W ten sposób „dyktowano” małpom fragmenty z bodaj najpopularniejszej Szekspirowskiej tragedii oraz ustępy z „New York Timesa”. Okazało się, że małpy „przepisywały” teksty w tempie do 12 słów na minutę.
– To tempo umożliwiające prowadzenie konwersacji normalnej pod względem znaczenia treści – mówi dr Paul Nuyujukian. – Rezultaty naszych badań pokazują, że taki interfejs może bardzo przydać się ludziom – dodaje pracownik Wydziału Neurochirurgii jednego z najbardziej prestiżowych amerykańskich uniwersytetów.
Co prawda podobne systemy – takie jak eye-tracking typing technology (oparte na śledzeniu wzrokiem konkretnych znaków graficznych) czy służący Stephenowi Hawkingowi syntezator mowy wykorzystujący ruchy mięśni jego twarzy – są dzisiaj dostępne i stosowane, ale propozycja naukowców ze Stanford University jest znacząco szybsza i dokładniejsza
W omawianym systemie fale mózgowe są odczytywane przez szereg wielu elektrod, które zostały wszczepione do małpich mózgów i które odbierają sygnały neuronowe. System nie poszukuje w pełni uformowanych liter czy słów, monitoruje natomiast część mózgu kontrolującą czynności manualne, w tym poruszanie komputerową myszką. Przechwytując polecenia mózgu, by poruszać myszką po biurku, technologia przekłada te myśli bezpośrednio w ruchy kursora na ekranie i tak małpy wybierają litery jedna po drugiej. Naukowcy twierdzą, że poprzez dodanie autokorekty, takiej jaką znamy choćby z naszych telefonów komórkowych, system mógłby działać jeszcze szybciej.
Technologia brain-sensing ma kilka istotnych zalet w porównaniu ze wspomnianą już eye-tracking typing technology: przede wszystkim nie męczy wzroku komunikującego się, ponieważ ten nie musi przez przerwy wodzić oczami za literami, a także jest użyteczna dla osób, które nie zawsze zdolne są kontrolować ruchy twarzy i oczu.
Wiadomo też, że system może funkcjonować w dłuższej perspektywie czasowej. Implanty monitorujące pracę mózgu znajdują się w głowach małp już od kilku lat i jak przekonują badacze, nie zaobserwowano ani żadnych widocznych zmian w aktywności mózgu, ani też żadnych niepożądanych efektów ubocznych.
– Interfejs, który testujemy, jest dokładnie tym, czego mógłby używać człowiek. Co więcej, wiemy wreszcie, w jakim tempie moglibyśmy tym sposobem przepisywać litery i słowa – mówi dr Nuyujukian.
Wracając do samego twierdzenia o nieskończonej liczbie małp, jego dowód brzmi następująco: generalnie można udowodnić – przy ustaleniu pewnych założeń – że prawie na pewno (traktując to pojęcie ściśle matematycznie, co wymagałoby zagłębienia się w teorię prawdopodobieństwa) Hamleta napiszą zarówno jedna małpa z nieograniczonym czasem do dyspozycji, jak i nieskończona liczba małp w skończonym czasie. Podobna koncepcja, w której małpa pełni oczywiście rolę abstrakcyjnego urządzenia losowo generującego litery, pojawiła się już w starożytności w rozważaniach atomistów oraz ich przeciwników (Arystoteles i Cyceron), i wciąż jest wykorzystywana w debatach naukowych na różnych polach – twierdzenie w swoich wywodach wykorzystują na przykład zarówno zwolennicy ewolucjonizmu, jak i kreacjoniści, a w literaturoznawstwie wywołało dyskusję o autorze: skoro małpa jest w stanie napisać tekst bez intencji jego stworzenia, być może tekst nie potrzebuje autora w ogóle?
W latach 1913–1914 Émile Borel, francuski matematyk zajmujący się m.in. mechaniką statystyczną (gałęzią fizyki badającą układy wielu oddziaływujących ze sobą ciał), stwierdził, że nawet gdyby milion małp pisał na maszynie po dziesięć godzin dziennie, byłoby skrajnie mało prawdopodobne, że efekt ich pracy byłby dokładną kopią całych księgozbiorów najbogatszych księgarni świata; ale jednocześnie, jest jeszcze mniej prawdopodobne, by prawa mechaniki statystycznej zostały złamane, choćby nieznacznie. Twierdzenie o małpach pobrzmiewa także w motywie biblioteki zupełnej (hiszp. la biblioteca total) Jorge Luisa Borgesa.
Twierdzenie obrazuje zagrożenie, jakie wiąże się z postrzeganiem nieskończoności jako olbrzymiej, ale jednak skończonej, liczby oraz z postrzeganiem dużej liczby jako nieskończoności. Poza tym, że dowiedziono empirycznie raczej słabego zainteresowania małp profesją kopisty i to w pespektywie nieskończoności (podczas eksperymentu z sześcioma makakami czubatymi w 2003 roku małpy zapisały co prawda pięć stron, na których przeważała litera „S”, ale klawiatura służyła zwierzętom przede wszystkim jako cel… wypróżniania), to nieużyteczność twierdzenia można wykazać matematycznym prawdopodobieństwem. Szansa na napisanie litery rozpoczynającej Hamleta wynosi 1 do 26 – tyle bowiem znaków graficznych posiada angielski alfabet (zlitujmy się nad małpami i nie karzmy im pisać polskiego przekładu), szansa na napisanie dwóch liter następujących po sobie to już 1 do 676 (262). Dalej podobieństwo spada wykładniczo, dlatego przy dwudziestu prawidłowo następujących po sobie literach wynosi zaledwie 1 do 2620, czyli, uwaga, 1 do 19 928 148 895 209 409 152 340 197 376. Dla porównania, w obserwowalnym Wszechświecie istnieje zaledwie 1079 atomów, a od Wielkiego Wybuchu upłynęło zaledwie 4,3 • 1017 sekund.
Sama koncepcja okazała się jednak na tyle frapująca, że stworzono wiele programów symulujących działanie nieskończonej liczby małp. Jeden z nich, nieistniejący już „Monkey Shakespeare Simulator”, doszedł do 24. znaku, uzyskując fragment kroniki Henryk IV, część II „RUMOUR. Open your ears” – proces ten zajął… 2 737 850 milionów miliardów miliardów miliardów małpo-lat.
Wszystko więc wskazuje na to, że małpy nieprędko napiszą choćby fragment tekstu dorównującego kunsztem dziełom Williama Szekspira. Na szczęście znacznie szybciej technologia może stać się pomocna dla osób doświadczających różnych trudności w pisaniu lub mówieniu. Jak szybko? – o tym powinniśmy przekonać się w znaczniej krótszej perspektywie, ponieważ podobne badania kliniczne z udziałem ludzi są już w toku.
Opracowano na podstawie artykułu „Monkeys on typewriters are writing Shakespeare, thanks to new brain-sensing technology” opublikowanego na portal Science Alert
