Dincolo de plafonul de siliciu: Institutul Salk și scalabilitatea infinită a creierului uman

Când cercetătorii de la Institutul Salk au cartografiat, cu microscopie 3D la scară nanometrică, o porțiune minusculă a hipocampului, nu se așteptau să redefinească limitele calculului. Totuși, datele lor — publicate ulterior în revista eLife — au arătat că fiecare sinapsă poate codifica aproximativ 4,7 biți de informație, depășind mult estimările anterioare. Extrapolat la cele aproximativ 26 de trilioane de sinapse din creierul uman, rezultatul înseamnă o capacitate de circa un petabyte, echivalentul întregului internet global.

Dar capacitatea este doar o parte a poveștii. Creierul realizează această performanță uriașă consumând doar 20 de wați — mai puțin decât un bec slab. Concluziile echipei de la Salk, alături de cercetările lui Terrence Sejnowski în neurobiologia computațională, indică un adevăr mai profund: creierul uman nu este doar eficient — este nelimitat.

Creierul ca sistem deschis

Microprocesoarele, oricât de avansate, sunt constrânse de arhitectura lor fizică: un număr fix de tranzistori, cicluri deterministe și limite termice clare. Scalabilitatea lor este finita — fiecare salt tehnologic necesită creșteri exponențiale de energie și materiale.

Prin contrast, creierul este plastic biologic. Neuronii își reconfigurează constant conexiunile, întărind sau slăbind sinapsele în funcție de experiență. Acest proces — neuroplasticitatea — înseamnă că „hardware-ul” creierului evoluează în timp ce calculează. Fiecare gând, fiecare amintire, îi modifică structura fizică. Calculul și construcția sunt inseparabile.

Scalabilitatea infinită ca principiu adaptativ

Din perspectivă informațional-teoretică, scalabilitatea creierului este funcționalmente infinită:

• Poate genera la nesfârșit noi configurații de reprezentare, fără o limită prestabilită a spațiului de stări;
  
• Învață recursiv — rezultatele devin intrări pentru reorganizări ulterioare;
  
• Modelul său de date (graful sinaptic) este autoreferențial, capabil să producă noi dimensiuni de semnificație, nu doar să adauge biți.
  

De aceea, comparația dintre creier și microprocesor ratează esențialul: creierul nu este un circuit închis care execută instrucțiuni, ci o rețea deschisă, auto-modificabilă, ce-și extinde singură topologia.

De la neuron la inovație

Munca Institutului Salk nu se rezumă la cuantificarea sinapselor — ea unește biologia cu știința calculului. Laboratorul de Neurobiologie Computațională condus de Sejnowski a demonstrat că „zgomotul” stocastic din activitatea neuronală nu este eroare, ci o resursă computațională, permițând inferență probabilistică dincolo de logica binară. Acest principiu stă la baza ingineriei neuromorfice, unde se proiectează cipuri ce imită structura creierului pentru a obține economii masive de energie și procesare adaptivă.

Totuși, chiar și aceste sisteme rămân limitate de designul lor material. Numai neuronii vii posedă capacitatea de a se re-scala fără sfârșit — o proprietate emergentă din biochimie, plasticitate și istorie evolutivă.

Concluzie

Dacă un microprocesor se extinde prin replicare — adăugând mai multe nuclee sau tranzistori — creierul se extinde prin transformare, inventând noi moduri de conectivitate. Orizontul său de complexitate nu este fixat de fizică, ci se dilată prin interacțiune, învățare și generare de sens.

Astfel, cercetările Institutului Salk nu arată doar că creierul este „mai puternic” decât un computer, ci că aparține unei alte clase de sisteme: una în care scalabilitatea este generativă, nu aditivă.

Creierul uman este, într-un sens profund, infinit în propria sa arhitectură.

(Surse principale: Bartol T.M. et al., “Nanoconnectomic Upper Bound on the Variability of Synaptic Plasticity,” eLife 4:e10778 (2015); Sejnowski T.J., The Deep Learning Revolution, MIT Press (2020); rapoarte Salk Institute.)