I do two things: I design mobile computers and I study brains. Today's talk is about brains and -- (Audience member cheers) Yay! I have a brain fan out there.
Teen kahta asiaa: suunnittelen mobiililaitteita ja tutkin aivoja. Puheeni käsittelee aivoja, ja jee, täällä on aivofani paikalla.
(Laughter) If I could have my first slide, you'll see the title of my talk and my two affiliations. So what I'm going to talk about is why we don't have a good brain theory, why it is important that we should develop one and what we can do about it. I'll try to do all that in 20 minutes. I have two affiliations. Most of you know me from my Palm and Handspring days, but I also run a nonprofit scientific research institute called the Redwood Neuroscience Institute in Menlo Park. We study theoretical neuroscience and how the neocortex works. I'm going to talk all about that.
(Naurua) Jos saisin kalvoni esiin, näette otsikkoni ja kaksi työpaikkaani. Tulen puhumaan siitä, miksi aivojen toiminnalle ei ole hyvää teoriaa, ja miksi sellaisen kehittäminen on tärkeää, ja mitä voimme tehdä asialle. Yritän tehdä tämän 20 minuutissa. Toimin kahdessa paikassa. Monet tietänevät minut Palmin ja Handspringin ajoiltani, mutta vedän myös voittoa tavoittelematonta tutkimuskeskusta, Redwood Neuroscience Institute, ja tutkimme teoreettista neurotiedettä ja sitä, miten isoaivot toimivat.
I have one slide on my other life, the computer life, and that's this slide here. These are some of the products I've worked on over the last 20 years, starting from the very original laptop to some of the first tablet computers and so on, ending up most recently with the Treo, and we're continuing to do this. I've done this because I believe mobile computing is the future of personal computing, and I'm trying to make the world a little bit better by working on these things. But this was, I admit, all an accident. I really didn't want to do any of these products. Very early in my career I decided I was not going to be in the computer industry.
Tulen puhumaan siitä. Minulla on yksi kalvo toisesta puolestani, elämästä tietokoneiden parissa. Tässä on tuotteita, joiden kanssa olen työskennellyt viimeisten 20 vuoden aikana, alkaen omalaatuisesta kannettavasta ensimmäisiin tabletteihin ja niin edelleen, uusimpana Treo, ja jatkamme tätä edelleen. Uskon mobiililaitteiden olevan tietojenkäsittelyn tulevaisuus, ja yritän tehdä maailmasta vähän paremman paikan työskentelemällä näiden parissa. Mutta tämä oli, täytyy tunnustaa, vahinko. En halunnut tehdä näitä tuotteita, ja urani alussa päätin, etten halua tietokonealalle.
Before that, I just have to tell you about this picture of Graffiti I picked off the web the other day. I was looking for a picture for Graffiti that'll text input language. I found a website dedicated to teachers who want to make script-writing things across the top of their blackboard, and they had added Graffiti to it, and I'm sorry about that.
Minun täytyy mainita, että kalvolla oleva kuva graffiti-järjestelmästä -- graffiti on tekstintunnistus-merkistö kosketuslaitteille -- löysin sivuston opettajille, jotka tekevät näitä mallikirjaimia luokkansa seinälle ja he olivat lisänneet graffiti-merkit siihen -- olen pahoillani.
(Laughter)
(Naurua)
So what happened was, when I was young and got out of engineering school at Cornell in '79, I went to work for Intel and was in the computer industry, and three months into that, I fell in love with something else. I said, "I made the wrong career choice here," and I fell in love with brains. This is not a real brain. This is a picture of one, a line drawing. And I don't remember exactly how it happened, but I have one recollection, which was pretty strong in my mind. In September of 1979, Scientific American came out with a single-topic issue about the brain. It was one of their best issues ever. They talked about the neuron, development, disease, vision and all the things you might want to know about brains. It was really quite impressive.
Kävi siis niin, että olin nuori ja valmistuin insinööriksi Cornellista 1979, ja päätin -- menin töihin Intelille, olin tietotekniikka-alalla -- ja kolmen kuukauden päästä rakastuin johonkin muuhun, ja sanoin: "Olen valinnut väärän uran" -- rakastuin aivoihin. Tämä on kuva aivoista, viivapiirros. En muista tarkalleen, miten siinä kävi, mutta yksi muisto on vahvana mielessäni. Syyskuussa 1979 Scientific American -lehti julkaisi erikoisnumeron aivoista. Se oli todella hyvä. Se oli yksi parhaista ikinä. He kertoivat neuroneista ja taudeista ja näkemisestä, ja kaikesta mitä voi haluta tietää aivoista. Se oli todella vaikuttavaa. Saattoi saada kuvan, että tiedämme paljon aivoista.
One might've had the impression we knew a lot about brains. But the last article in that issue was written by Francis Crick of DNA fame. Today is, I think, the 50th anniversary of the discovery of DNA. And he wrote a story basically saying, this is all well and good, but you know, we don't know diddly squat about brains, and no one has a clue how they work, so don't believe what anyone tells you. This is a quote from that article, he says: "What is conspicuously lacking" -- he's a very proper British gentleman -- "What is conspicuously lacking is a broad framework of ideas in which to interpret these different approaches." I thought the word "framework" was great. He didn't say we didn't have a theory. He says we don't even know how to begin to think about it. We don't even have a framework. We are in the pre-paradigm days, if you want to use Thomas Kuhn. So I fell in love with this. I said, look: We have all this knowledge about brains -- how hard can it be? It's something we can work on in my lifetime; I could make a difference. So I tried to get out of the computer business, into the brain business.
Mutta viimeisen artikkelin lehdessä oli kirjoittanut Francis Crick, DNA-kuuluisuus. Tänään on uskoakseni DNA:n löytämisen 50-vuotispäivä. Hän kirjoitti jutun sanoen käytännössä, että no, tämä on hyvä ja hienoa, mutta tiedättekös, emme tiedä jaskan vertaa aivoista, kellään ei ole hajuakaan, miten ne toimivat, joten älkää uskoko, mitä teille kerrotaan. Tämä on lainaus artikkelista: "Mikä epäilyttävästi puuttuu", hän on brittiherrasmies, eli "Mikä epäilyttävästi puuttuu on laaja viitekehys, jolla tulkita näitä erilaisia lähestymistapoja." Minusta sana viitekehys oli mahtava. Hän ei sanonut, että meillä ei ole teoriaa. Hän sanoo, ettemme edes tiedä, miten lähestyä asiaa -- meillä ei ole edes viitekehystä. Olemme esiparadigmaattisessa vaiheessa, Thomas Kuhnin mukaan. Minä rakastuin tähän, ja sanoin, että meillä on jo näin paljon tietoa aivoista. Kuinka hankalaa se voi olla? Tässä asiassa voisin tehdä jotain elinaikanani. Yritin pois tietotekniikka-alalta aivotieteiden pariin.
First, I went to MIT, the AI lab was there. I said, I want to build intelligent machines too, but I want to study how brains work first. And they said, "Oh, you don't need to do that. You're just going to program computers, that's all. I said, you really ought to study brains. They said, "No, you're wrong." I said, "No, you're wrong," and I didn't get in.
Menin MIT:n teköälylaboratorioon, ja sanoin, että haluan rakentaa älykkäitä koneita, mutta ensin haluan opiskella, miten aivot toimivat. He sanoivat: "Ei sinun niin tarvitse tehdä. Sen kuin ohjelmoit tietokoneita; se on kaikki mitä tarvitsemme." Sanoin: "Ei, teidän todella pitäisi opiskella aivoja." He sanoivat: "Olet väärässä." Minä: "Itse olette". En päässyt sinne opiskelemaan. (Naurua)
(Laughter)
I was a little disappointed -- pretty young -- but I went back again a few years later, this time in California, and I went to Berkeley. And I said, I'll go in from the biological side. So I got in the PhD program in biophysics. I was like, I'm studying brains now. Well, I want to study theory. They said, "You can't study theory about brains. You can't get funded for that. And as a graduate student, you can't do that." So I said, oh my gosh. I was depressed; I said, but I can make a difference in this field. I went back in the computer industry and said, I'll have to work here for a while. That's when I designed all those computer products.
Olin nuori ja pettynyt, mutta menin takaisin muutaman vuoden päästä Californian Berkeleyhin. Aioin mennä sisään biologiselta puolelta. Pääsin sisään tohtoriohjelmaan biofysiikassa, ja totesin, että opiskelen aivoja nyt, haluan opiskella niiden teoriaa. Ja he sanoivat, että ei aivojen teoriaa voi opiskella. Ei sitä tehdä. Ei sille saa rahoitusta. Jatko-opiskelijana et voi tehdä sellaista. Voihan hemmetti, sanoin. Olin masentunut. Tiesin pystyväni johonkin tällä alalla. Joten menin takaisin tietokonealalle, pohtien, työskentelen täällä hetken, teen jotain. Sillion suunnittelin kaikki nuo aiemmat tuotteet.
(Laughter)
(Naurua)
I said, I want to do this for four years, make some money, I was having a family, and I would mature a bit, and maybe the business of neuroscience would mature a bit. Well, it took longer than four years. It's been about 16 years. But I'm doing it now, and I'm going to tell you about it. So why should we have a good brain theory? Well, there's lots of reasons people do science. The most basic one is, people like to know things. We're curious, and we go out and get knowledge. Why do we study ants? It's interesting. Maybe we'll learn something useful, but it's interesting and fascinating. But sometimes a science has other attributes which makes it really interesting.
Ajattelin tekeväni sitä neljä vuotta, ansaitsevani rahaa, rakentaisin perhettä ja aikuistuisin, ja ehkä neurotieteetkin kehittyisivät sillä aikaa. No, siihen meni yli neljä vuotta -- tähän mennessä 16. Mutta teen sitä nyt, ja kerron siitä teille. Miksi meillä pitäisi olla hyvä teoria aivoista? On monia syitä tehdä tiedettä. Yksi perustava syy on halu ymmärtää asioita. Olemme uteliaita, menemme ja hankimme tietoa. Miksi tutkia muurahaisia? Se on kiinnostavaa. Opimme ehkä jotain hyödyllistä, mutta se on mielenkiintoista ja kiehtovaa. Joskus tieteellä on muita ominaisuuksia, jotka tekevät siitä erittäin kiinnostavaa.
Sometimes a science will tell something about ourselves; it'll tell us who we are. Evolution did this and Copernicus did this, where we have a new understanding of who we are. And after all, we are our brains. My brain is talking to your brain. Our bodies are hanging along for the ride, but my brain is talking to your brain. And if we want to understand who we are and how we feel and perceive, we need to understand brains. Another thing is sometimes science leads to big societal benefits, technologies, or businesses or whatever. This is one, too, because when we understand how brains work, we'll be able to build intelligent machines. That's a good thing on the whole, with tremendous benefits to society, just like a fundamental technology.
Joskus tiede kertoo jotain meistä itsestämme, siitä keitä olemme. Se on harvinaista: evoluutio ja Kopernikus tekivät niin, ja saimme uuden käsityksen itsestämme. Loppujen lopuksi olemme aivomme. Aivoni puhuu teidän aivoillenne. Kehomme hengaavat mukana, mutta aivoni puhuvat teidän aivoillenne. Jos haluamme ymmärtää, keitä olemme, miten tunnemme ja käsitämme, silloin todella ymmärrämme, mitä aivot ovat. Toinen syy on, että joskus tiede johtaa isoihin yhteiskunnallisiin hyötyihin, teknologioihin, tai bisneksiin, joita siitä syntyy. Kun ymmärrämme aivojen toimintaa, pystymme rakentamaan älykkäitä koneita, ja se tulee hyödyttämään yhteiskuntaa suunnattomasti, kuten perustavanlaatuiset teknologiat.
So why don't we have a good theory of brains? People have been working on it for 100 years. Let's first take a look at what normal science looks like. This is normal science. Normal science is a nice balance between theory and experimentalists. The theorist guy says, "I think this is what's going on," the experimentalist says, "You're wrong." It goes back and forth, this works in physics, this in geology. But if this is normal science, what does neuroscience look like? This is what neuroscience looks like. We have this mountain of data, which is anatomy, physiology and behavior. You can't imagine how much detail we know about brains. There were 28,000 people who went to the neuroscience conference this year, and every one of them is doing research in brains. A lot of data, but no theory. There's a little wimpy box on top there.
Miksei meillä ole teoriaa aivoista? Ihmiset ovat työskennelleet sen parissa 100 vuotta. Katsotaan ensin, miltä tavallinen tiede näyttää. Tämä on tavallista tiedettä. Siinä on kiva tasapaino teorian ja kokeellisuuden välillä. Kun teoreetikot sanovat, että näin se toimii, soveltajat sanovat, että olet väärässä. Se menee edestakaisin, tiedättehän. Se toimii fysiikassa, geologiassa. Mutta miltä neurotiede näyttää? Tällaiselta. Meillä on suunnaton määrä tietoa anatomiasta, fysiologiasta ja käytöksestä. Yksityiskohtaista tietoa aivoista on käsittämätön määrä. Tämänvuotisessa neurotieteen konferenssissa oli 20 000 osallistujaa, ja jokainen heistä tutkii aivoja. Paljon tietoa, mutta ei teoriaa. On vain pieni surullinen laatikko tuolla ylhäällä. Teoria ei ole ollut keskeisessä roolissa neurotieteissä.
And theory has not played a role in any sort of grand way in the neurosciences. And it's a real shame. Now, why has this come about? If you ask neuroscientists why is this the state of affairs, first, they'll admit it. But if you ask them, they say, there's various reasons we don't have a good brain theory. Some say we still don't have enough data, we need more information, there's all these things we don't know. Well, I just told you there's data coming out of your ears. We have so much information, we don't even know how to organize it. What good is more going to do? Maybe we'll be lucky and discover some magic thing, but I don't think so. This is a symptom of the fact that we just don't have a theory. We don't need more data, we need a good theory.
Se on sääli. Kuinka tähän on tultu? Kysyttäessä neurotieteilijöiltä, miksi asia on näin, he myöntävät sen, ja sanovat, että on useita syitä, miksei aivoista ole kunnon teoriaa. Jotkut sanovat, että tietoa ei ole tarpeeksi, tarvitaan lisää, on vielä paljon tuntematonta. Tietoahan on niin paljon, että se tulee korvista ulos. Tietoa on niin paljon, ettemme tiedä, miten organisoida sitä. Mitä hyötyä on lisätiedoista? Olemme ehkä onnekkaita ja löydämme jonkun maagisen palasen, mutten usko siihen. Tämä on seuraus siitä, että meillä ei ole teoriaa. Emme tarvitse lisätietoja -- tarvitsemme teorian.
Another one is sometimes people say, "Brains are so complex, it'll take another 50 years." I even think Chris said something like this yesterday, something like, it's one of the most complicated things in the universe. That's not true -- you're more complicated than your brain. You've got a brain. And although the brain looks very complicated, things look complicated until you understand them. That's always been the case. So we can say, my neocortex, the part of the brain I'm interested in, has 30 billion cells. But, you know what? It's very, very regular. In fact, it looks like it's the same thing repeated over and over again. It's not as complex as it looks. That's not the issue.
Joskus sanotaan, että aivot ovat niin monimutkaiset, että kestää vielä 50 vuotta. Luulen, että Chris sanoi tällaista eilen. En muista tarkkaan, Chris, mutta sanoit aivojen olevan maailmankaikkeuden monimutkaisin asia. Se ei ole totta. Olet monimutkaisempi kuin aivosi. Sinulla on aivot. Aivot näyttävät monimutkaisille -- niin moni muukin asia, ennen kuin ne ymmärretään. Näin on aina ollut. Voidaan sanoa että isoaivoissa, joista olen kiinnostunut, on 30 miljardia solua. Mutta tiedättekö? Erittäin säännöllisesti. Samaa asiaa toistetaan uudelleen ja uudelleen. Se ei ole niin monimutkainen kuin näyttäisi.
Some people say, brains can't understand brains. Very Zen-like. Woo.
Jotkut sanovat, että aivot eivät voi ymmärtää aivoja. Tosi zenmäistä. Huu. (Naurua)
(Laughter)
Tiedättehän,
You know, it sounds good, but why? I mean, what's the point? It's just a bunch of cells. You understand your liver. It's got a lot of cells in it too, right? So, you know, I don't think there's anything to that. And finally, some people say, "I don't feel like a bunch of cells -- I'm conscious. I've got this experience, I'm in the world. I can't be just a bunch of cells." Well, people used to believe there was a life force to be living, and we now know that's really not true at all. And there's really no evidence, other than that people just disbelieve that cells can do what they do. So some people have fallen into the pit of metaphysical dualism, some really smart people, too, but we can reject all that.
se kuulostaa hyvälle, mutta missä on pointti? Se on vain pino soluja. Maksa voidaan ymmärtää. Siinäkin on pino soluja, vai mitä? En usko, että siinä on mitään perää. Jotkut sanovat, että en ole vain pino soluja -- olen tietoinen. Tunnen kokemuksia, olen maailmassa. En ole vain soluja. No, ihmiset uskoivat, että elämän taustalla oli elämänvoima, ja nyt tiedämme, ettei näin ole. Ei ole syytä -- ihmiset eivät vain usko solujen pystyvän siihen, mitä ne tekevät. Jotkut ovat pudonneet metafyysisen dualismin kuoppaan, jotkut fiksutkin, mutta voimme välttää sen.
(Laughter)
(Naurua)
No, there's something else, something really fundamental, and it is: another reason why we don't have a good brain theory is because we have an intuitive, strongly held but incorrect assumption that has prevented us from seeing the answer. There's something we believe that just, it's obvious, but it's wrong. Now, there's a history of this in science and before I tell you what it is, I'll tell you about the history of it in science. Look at other scientific revolutions -- the solar system, that's Copernicus, Darwin's evolution, and tectonic plates, that's Wegener. They all have a lot in common with brain science.
Kerron teille, että on jotain muutakin, joka on perustavanlaatuista -- toinen syy, miksi aivoista ei ole teoriaa: meillä on intuitiivinen, vahva mutta väärä käsitys, joka estää näkemästä vastausta. Uskomme itsestäänselvyyksiin, mutta olemme väärässä. Tällaista on tapahtunut tieteen historiassa aiemminkin. Nyt kerron siitä vähän lisää. Katsottaessa tieteellisiä läpimurtoja, näin tapahtui: Kopernikuksen aurinkokunta, Darwinin evoluutio, Wegenerin mannerlaatat. Näissä oli paljon yhteistä aivotieteisiin.
First, they had a lot of unexplained data. A lot of it. But it got more manageable once they had a theory. The best minds were stumped -- really smart people. We're not smarter now than they were then; it just turns out it's really hard to think of things, but once you've thought of them, it's easy to understand. My daughters understood these three theories, in their basic framework, in kindergarten. It's not that hard -- here's the apple, here's the orange, the Earth goes around, that kind of stuff.
Ensinnäkin, paljon tietoa ilman selityksiä. Paljon. Tilanteen käsittely helpottui, kun teoria tuli kuvioihin. Parhaat ajattelijat olivat ymmällään -- todella fiksutkin. Emme ole nyt fiksumpia kuin he silloin. On hankala ajatella asioita, mutta jo keksittyjä asioita on helppo ymmärtää. Tyttäreni ymmärsivät nuo kolme teoriaa perusmuodossaan ollessaan vielä lastentarhassa. Se ei ole hankalaa; tässä on omena ja tässä appelsiini, ja maa pyörii ympäri, ja niin edelleen.
Another thing is the answer was there all along, but we kind of ignored it because of this obvious thing. It was an intuitive, strongly held belief that was wrong. In the case of the solar system, the idea that the Earth is spinning, the surface is going a thousand miles an hour, and it's going through the solar system at a million miles an hour -- this is lunacy; we all know the Earth isn't moving. Do you feel like you're moving a thousand miles an hour? If you said Earth was spinning around in space and was huge -- they would lock you up, that's what they did back then.
Vastaus oli olemassa kaiken aikaa, mutta emme huomioineet sitä tämän vuoksi; vahva, intuitiivinen käsityksemme oli väärä. Aurinkokuntaan liittyen ajatus maan pyörimisestä, että maapallon pinta kiitää tuhansia kilometrejä tunnissa ja maapallo kiertää aurinkoa miljoonia kilometrejä tunnissa -- se on hulluutta. Tiedämme, ettei maa liiku. Huomaatteko sen menevän tuhatta ja sataa? Ette tietenkään! Jos joku sanoi, että se pyörii avaruudessa hurjaa vauhtia, hänet lukittiin hullujenhuoneelle.
So it was intuitive and obvious. Now, what about evolution?
(Naurua) Eli se oli intuitiivista. Entäpä evoluutio?
Evolution, same thing. We taught our kids the Bible says God created all these species, cats are cats; dogs are dogs; people are people; plants are plants; they don't change. Noah put them on the ark in that order, blah, blah. The fact is, if you believe in evolution, we all have a common ancestor. We all have a common ancestor with the plant in the lobby! This is what evolution tells us. And it's true. It's kind of unbelievable. And the same thing about tectonic plates. All the mountains and the continents are kind of floating around on top of the Earth. It doesn't make any sense.
Sama asia. Opetamme lapsillemme Raamattua, että Jumala loi lajit, koirat koiriksi ja kissat kissoiksi, ihmiset ihmisiksi, kasvit kasveiksi, ja ne eivät muutu. Nooa laittoi ne arkkiin ja niin edelleen. Tiedättekö, faktahan on, jos uskotte evoluutioon, niin meillä kaikilla on yhteinen sukupuu aulassa olevan kasvin kanssa. Niin evoluutio kertoo meille. Se on totta ja uskomatonta. Sama pätee mannerlaattoihin. Vuoret ja mantereet kelluvat ympäriinsä maapallon pinnalla, tiedättehän? Kuulostaa hullulle.
So what is the intuitive, but incorrect assumption, that's kept us from understanding brains? I'll tell you. It'll seem obvious that it's correct. That's the point. Then I'll make an argument why you're incorrect on the other assumption. The intuitive but obvious thing is: somehow, intelligence is defined by behavior; we're intelligent because of how we do things and how we behave intelligently. And I'm going to tell you that's wrong. Intelligence is defined by prediction.
Mikä siis on se intuitiivinen ja väärä oletus, joka estää meitä ymmärtämästä aivoja? Se vaikuttaa selvältä ja oikealta, ja niin kuuluukin. Sitten joudun perustelemaan, miksi olette väärässä. Intuitiivinen ja selvä asia on, että älykkyys määrittyy käytöksestä, ja me olemme älykkäitä, koska käyttäydymme älykkäästi. Se on väärä oletus. Älykkyyden määritelmä on ennakointi. Kuljetan teidät muutamien kalvojen läpi,
I'm going to work you through this in a few slides, and give you an example of what this means. Here's a system. Engineers and scientists like to look at systems like this. They say, we have a thing in a box. We have its inputs and outputs. The AI people said, the thing in the box is a programmable computer, because it's equivalent to a brain. We'll feed it some inputs and get it to do something, have some behavior. Alan Turing defined the Turing test, which essentially says, we'll know if something's intelligent if it behaves identical to a human -- a behavioral metric of what intelligence is that has stuck in our minds for a long time.
ja annan esimerkin tästä. Tässä on järjestelmä. Insinöörit pitävät näistä. Tiedemiehet pitävät näistä. He sanovat, tässä on laatikko, ja sen syöte ja tuotos. Tekoälytutkijoiden mukaan laatikko on ohjelmoitava tietokone, koska se vastaa aivoja, ja annamme sille syötteen, ja se tekee jotain, 'käyttäytyy' jotenkin. Alan Turing määritteli Turingin testin, jossa jokin on älykäs, jos se käyttäytyy, kuten ihminen tekisi. Käyttäytyminen älykkyyden mittarina on ollut mielissämme vallalla pitkään.
Reality, though -- I call it real intelligence. Real intelligence is built on something else. We experience the world through a sequence of patterns, and we store them, and we recall them. When we recall them, we match them up against reality, and we're making predictions all the time. It's an internal metric; there's an internal metric about us, saying, do we understand the world, am I making predictions, and so on. You're all being intelligent now, but you're not doing anything. Maybe you're scratching yourself, but you're not doing anything. But you're being intelligent; you're understanding what I'm saying. Because you're intelligent and you speak English, you know the word at the end of this sentence.
Minä puhun todellisesta älykkyydestä. Se rakentuu jostain muusta. Koemme maailman havaintojen sarjana, ja tallennamme ne, ja haemme muistista. Hakiessamme yhdistämme niitä todellisuuteen, ja ennakoimme koko ajan. Se on perustava mittari. Se on mittari, joka määrittää ymmärrämmekö me maailmaa -- ennakoimmeko? Olette älykkäitä nyt, tekemättä mitään. Ehkä raavitte itseänne tai nenäänne, mutta ette tee mitään, ja olette silti älykkäitä -- ymmärrätte mitä sanon. Koska olette älykkäitä, tiedätte mikä on lauseen seuraava -- sana.
The word came to you; you make these predictions all the time. What I'm saying is, the internal prediction is the output in the neocortex, and somehow, prediction leads to intelligent behavior. Here's how that happens: Let's start with a non-intelligent brain. I'll argue a non-intelligent brain, we'll call it an old brain. And we'll say it's a non-mammal, like a reptile, say, an alligator; we have an alligator. And the alligator has some very sophisticated senses. It's got good eyes and ears and touch senses and so on, a mouth and a nose. It has very complex behavior. It can run and hide. It has fears and emotions. It can eat you. It can attack. It can do all kinds of stuff. But we don't consider the alligator very intelligent, not in a human sort of way.
Se vain tuli teille, ennakoitte koko ajan. Yritän sanoa ennakko-oletusten tekemisen olevan isoaivojen tehtävä. Jotenkin ennakko-oletukset johtavat älykkääseen käytökseen. Tarkastellaanpa aivoja ilman älykkyyttä. Otetaan tarkasteluun vanhat aivot, ei-nisäkkään, vaan vaikkapa matelijan, otetaan esimerkiksi alligaattori. Alligaattorilla on kehittyneitä aisteja. Sillä on hyvät silmät ja korvat ja tuntoaisti, ja suu ja nenä. Sillä on monimutkainen käytös. Se voi juosta ja piiloutua. Se pelkää ja tuntee. Se voi syödä sinut. Se voi hyökätä. Se voi tehdä kaikenlaista. Mutta emme pidä sitä kovin älykkäänä, ihmisten mittapuulla.
But it has all this complex behavior already. Now in evolution, what happened? First thing that happened in evolution with mammals is we started to develop a thing called the neocortex. I'm going to represent the neocortex by this box on top of the old brain. Neocortex means "new layer." It's a new layer on top of your brain. It's the wrinkly thing on the top of your head that got wrinkly because it got shoved in there and doesn't fit.
Sillä on kuitenkin monimutkaista käytöstä. Mitä evoluutiossa oikein tapahtui? Elovuution kuluessa nisäkkäät alkoivat kehittää isoaivoja. Esitän isoaivot tässä laatikkona vanhojen aivojen päällä. Neocortex tarkoittaa uutta kerrosta. Uusi kerros aivoissa. Jos et tiedä, se on se ryppyinen juttu päässäsi, joka rypistyi, koska se tungettiin liian pieneen tilaan.
(Laughter)
(Naurua)
Literally, it's about the size of a table napkin and doesn't fit, so it's wrinkly. Now, look at how I've drawn this. The old brain is still there. You still have that alligator brain. You do. It's your emotional brain. It's all those gut reactions you have. On top of it, we have this memory system called the neocortex. And the memory system is sitting over the sensory part of the brain. So as the sensory input comes in and feeds from the old brain, it also goes up into the neocortex. And the neocortex is just memorizing. It's sitting there saying, I'm going to memorize all the things going on: where I've been, people I've seen, things I've heard, and so on. And in the future, when it sees something similar to that again, in a similar environment, or the exact same environment, it'll start playing it back: "Oh, I've been here before," and when you were here before, this happened next. It allows you to predict the future. It literally feeds back the signals into your brain; they'll let you see what's going to happen next, will let you hear the word "sentence" before I said it. And it's this feeding back into the old brain that will allow you to make more intelligent decisions.
Oikeasti, niin se on. Se on lautasliinan kokoinen. Se ei mahdu kalloon, joten se rypistyy. Katsokaa piirrosta. Vanhat aivot ovat siellä. Teilläkin on alligaattorin aivot. On on. Se on tunteita kokeva osa. Kaikki vaistot, tunnereaktiot. Sen päällä meillä on muistijärjestelmä -- isoaivot. Se istuu aivojen havaintojärjestelmän päällä. Kun aistihavainnot tulevat sisään ja vanhoihin aivoihin, se johdetaan myös isoaivoihin. Ja ne painavat muistiin. Ne sanovat, minä tulen muistamaan kaiken, mitä tapahtuu: missä olen ollut, ketä olen nähnyt, mitä kuullut. Ja tulevaisuudessa, kun vastaavaa nähdään uudelleen, samanlaisessa ympäristössä, tai samassa, se esitetään uudelleen. Haetaan muistista. Hei, olen ollut täällä ennenkin. Ja viimeksi tapahtui näin. Se auttaa ennakoimaan tulevaa. Se käytännössä syöttää signaaleja takaisin aivoihin; antaa nähdä, mitä tapahtuu seuraavaksi, antaa kuulla 'sanan' ennen kuin se sanotaan. Tämä takaisinsyöttö vanhoihin aivoihin mahdollistaa älykkäämpien päätösten teon.
This is the most important slide of my talk, so I'll dwell on it a little. And all the time you say, "Oh, I can predict things," so if you're a rat and you go through a maze, and you learn the maze, next time you're in one, you have the same behavior. But suddenly, you're smarter; you say, "I recognize this maze, I know which way to go; I've been here before; I can envision the future." That's what it's doing. This is true for all mammals -- in humans, it got a lot worse. Humans actually developed the front of the neocortex, called the anterior part of the neocortex. And nature did a little trick. It copied the posterior, the back part, which is sensory, and put it in the front. Humans uniquely have the same mechanism on the front, but we use it for motor control.
Tämä on puheeni tärkein osa, joten pysytellään tässä. Koko ajan siis huomaa voivansa ennakoida asioita. Jos on rotta sokkelossa, ja oppii sokkelon, niin ensi kerralla sokkelossa, onkin yhtäkkiä älykkäämpi, koska tunnistaa sokkelon, tietää minne mennä. Olen ollut täällä, osaan kuvitella tulevaisuuden. Niin se menee. Ihmisissä -- tämä muuten pätee kaikkiin nisäkkäisiin -- ihmisissä se meni vielä pidemmälle. Ihmisille kehittyi isoaivojen etuosa, otsalohko. Ja luonto teki pienen tempun. Se kopioi takaosan, joka käsittelee havaintoja, ja laittoi sen eteen. Ihmisillä on samat mekanismit edessä, mutta käytämme niitä liikkeiden hallintaan.
So we're now able to do very sophisticated motor planning, things like that. I don't have time to explain, but to understand how a brain works, you have to understand how the first part of the mammalian neocortex works, how it is we store patterns and make predictions. Let me give you a few examples of predictions. I already said the word "sentence." In music, if you've heard a song before, when you hear it, the next note pops into your head already -- you anticipate it. With an album, at the end of a song, the next song pops into your head. It happens all the time, you make predictions.
Pystymme suunnittelemaan liikkeitä, ja niin edelleen. En ehdi paneutua kaikkeen, mutta ymmärtääkseen aivoja on ymmärrettävä, miten nisäkkäiden isoaivot toimivat, kuinka tallennamme havaintoja ja teemme ennakointeja. Annan muutamia esimerkkejä ennakko-oletuksista. Sanoin jo 'sanan'. Musiikissa, jos olette kuulleet laulun aiemmin, ja joku laulaa samaa uudelleen, seuraava sävel pompahtaa mieleen -- sen ennakoi. Jos kyseessä on albumi, seuraava kappale tulee mieleen. Teette ennakko-oletuksia koko ajan.
I have this thing called the "altered door" thought experiment. It says, you have a door at home; when you're here, I'm changing it -- I've got a guy back at your house right now, moving the door around, moving your doorknob over two inches. When you go home tonight, you'll put your hand out, reach for the doorknob, notice it's in the wrong spot and go, "Whoa, something happened." It may take a second, but something happened. I can change your doorknob in other ways -- make it larger, smaller, change its brass to silver, make it a lever, I can change the door; put colors on, put windows in. I can change a thousand things about your door and in the two seconds you take to open it, you'll notice something has changed.
Minulla on tämä 'muunnetun oven ajatuskoe'. Ajatuskokeessa kotonasi on ovi, ja kun olet täällä, muutan sitä. Kaverini kotonasi muuttaa oven paikkaa, ja siirtää ovenkahvaa kaksi senttiä. Kun tulet kotiin ja ojennat kätesi, ja tavoittelet kahvaa, huomaat että se on väärässä paikassa, ohoh, jotain on tapahtunut. Kestää ehkä hetken huomata mitä. Voisin muuttaa ovenkahvaa eri tavoin: tehdä isomman tai pienemmän, maalata oven väreillä, lisätä ikkunan. Voin tehdä tuhansia asioita ja kun avaat oven huomaat hetkessä jonkin muuttuneen.
Now, the engineering approach, the AI approach to this, is to build a door database with all the door attributes. And as you go up to the door, we check them off one at time: door, door, color ... We don't do that. Your brain doesn't do that. Your brain is making constant predictions all the time about what will happen in your environment. As I put my hand on this table, I expect to feel it stop. When I walk, every step, if I missed it by an eighth of an inch, I'll know something has changed. You're constantly making predictions about your environment. I'll talk about vision, briefly. This is a picture of a woman. When we look at people, our eyes saccade over two to three times a second. We're not aware of it, but our eyes are always moving. When we look at a face, we typically go from eye to eye to nose to mouth. When your eye moves from eye to eye, if there was something else there like a nose, you'd see a nose where an eye is supposed to be and go, "Oh, shit!"
Insinöörien ja tekoälyn näkökulma on tehdä ovitietokanta oven ominaisuuksista. Kun menet ovelle, tarkastetaan ne yksi kerrallaan. Ovi, ovi, ovi, väri -- tiedättehän. Eivät aivot toimi niin. Aivot tekevät koko ajan oletuksia siitä mitä tulee tapahtumaan ympäristössä. Kun laitan käden pöydälle, oletan sen pysähtyvän. Kun kävelen, jos askel ei osu kohdalleen millimetreissä, tiedän jonkin muuttuneen. Teet koko ajan ennakointeja ympäristöstä. Tässä on kuva naisesta. Ihmisiä katsoessa silmänne liikkuvat 2-3 kertaa sekunnissa. Ette huomaa tätä, mutta ne liikkuvat. Kun katsotte jonkun kasvoja katsotte silmiä, nenää, suuta. Kun silmä liikkuu silmästä silmään, jos siellä olisikin muuta, kuten nenä silmän tilalla,
(Laughter)
olisitte, voi hemmetti -- eikö niin.
"There's something wrong about this person." That's because you're making a prediction. It's not like you just look over and say, "What am I seeing? A nose? OK." No, you have an expectation of what you're going to see.
(Naurua) Tuossa henkilössä on jotain vialla. Teette ennakko-oletuksen. Ette vain katso, mitä näette. Nenä, okei. Ei, teillä on oletus, mitä nähdä.
(Naurua)
Every single moment. And finally, let's think about how we test intelligence. We test it by prediction: What is the next word in this ...? This is to this as this is to this. What is the next number in this sentence? Here's three visions of an object. What's the fourth one? That's how we test it. It's all about prediction.
Koko ajan. Pohditaanpa, miten testata älykkyyttä? Testataan sitä oletuksilla. Mikä on seuraava sana? Tämä on tälle kuten tämä tälle. Mikä on seuraava numero? Tässä kolme kuvaa esineestä. Mikä on neljäs? Näin me testaamme. Kyse on ennakko-oletuksista. Mikä on siis resepti teorialle aivoista?
So what is the recipe for brain theory? First of all, we have to have the right framework. And the framework is a memory framework, not a computational or behavior framework, it's a memory framework. How do you store and recall these sequences of patterns? It's spatiotemporal patterns.
Ensiksikin, on oltava oikea viitekehys. Se on muistin viitekehys, ei laskennan tai käyttäytymisen. Kuinka talletetaan ja haetaan näitä jaksoja tai havaintoja? Sitten, otetaan nippu teoreetikkoja.
Then, if in that framework, you take a bunch of theoreticians -- biologists generally are not good theoreticians. Not always, but generally, there's not a good history of theory in biology. I've found the best people to work with are physicists, engineers and mathematicians, who tend to think algorithmically. Then they have to learn the anatomy and the physiology. You have to make these theories very realistic in anatomical terms. Anyone who tells you their theory about how the brain works and doesn't tell you exactly how it's working and how the wiring works -- it's not a theory.
Biologit eivät ole kovin hyviä. Näin on yleisesti biologian teorian historiassa. Parhaat kumppanit ovat fyysikkoja, insinöörejä ja matemaatikkoja, algoritmisia ajattelijoita. Heidän on opittava anatomiaa ja fysiologiaa. On tehtävä anatomisesti realistisia teorioita. Joka kertoo teorian, kuinka aivot toimivat, eikä kerro tarkkaan, mitä niissä tapahtuu kytkentöjen tasolla -- se ei ole teoria. Sitä me teemme Redwoodin neurologisessa instituutissa.
And that's what we do at the Redwood Neuroscience Institute. I'd love to tell you we're making fantastic progress in this thing, and I expect to be back on this stage sometime in the not too distant future, to tell you about it. I'm really excited; this is not going to take 50 years.
Etenemme tässä fantastisesti, ja odotan olevani täällä lähitulevaisuudessa kertomassa siitä. Olen todella innoissani. Tähän ei mene 50 vuotta.
What will brain theory look like? First of all, it's going to be about memory. Not like computer memory -- not at all like computer memory. It's very different. It's a memory of very high-dimensional patterns, like the things that come from your eyes. It's also memory of sequences: you cannot learn or recall anything outside of a sequence. A song must be heard in sequence over time, and you must play it back in sequence over time. And these sequences are auto-associatively recalled, so if I see something, I hear something, it reminds me of it, and it plays back automatically. It's an automatic playback. And prediction of future inputs is the desired output. And as I said, the theory must be biologically accurate, it must be testable and you must be able to build it. If you don't build it, you don't understand it.
Miltä aivojen teoria näyttäisi? Se on teoria muistista. Se ei ole kuten tietokoneen muisti. Hyvin erilainen. Se on näiden moniulotteisten sarjojen muisti, kuten se, mitä tulee silmistä. Se on sarjallinen muisti. Ei voi oppia ilman kiinnekohtia. Kappale pitää kuulla havaintosarjana, ja se muistetaan ajallisena sarjana. Sarjoja muistetaan, kun nähdään tai kuullaan jotain, mikä muistuttaa jostakin, ja se palaa muistiin. Se on automaattista. Tulevien havaintojen ennakko-oletus. Teorian on oltava biologisesti tarkka, testattavissa, se pitää voida rakentaa. Jos sitä ei rakenna, sitä ei tajua. Yksi kalvo vielä.
One more slide. What is this going to result in? Are we going to really build intelligent machines? Absolutely. And it's going to be different than people think. No doubt that it's going to happen, in my mind. First of all, we're going to build this stuff out of silicon. The same techniques we use to build silicon computer memories, we can use here. But they're very different types of memories. And we'll attach these memories to sensors, and the sensors will experience real-live, real-world data, and learn about their environment.
Mihin tämä johtaa? Älykkäisiin koneisiin? Ehdottomasti. Ja erilaisiin kuin luullaan. Olen varma, että se tulee tapahtumaan. Tulemme rakentamaan juttuja piistä. Tekniikat, joilla teemme tietokoneen muisteja, käyvät myös tähän. Mutta nämä ovat erilaisia muisteja. Yhdistämme niitä sensoreihin, jotka havainnoivat todellista maailmaa, ja ne oppivat ympäristöstään.
Now, it's very unlikely the first things you'll see are like robots. Not that robots aren't useful; people can build robots. But the robotics part is the hardest part. That's old brain. That's really hard. The new brain is easier than the old brain. So first we'll do things that don't require a lot of robotics. So you're not going to see C-3PO. You're going to see things more like intelligent cars that really understand what traffic is, what driving is and have learned that cars with the blinkers on for half a minute probably aren't going to turn.
On epätodennäköistä, että robotit tulevat alussa. Ei niin, etteivätkö ne olisi hyödyllisiä ja tehtävissä. Robotiikka on vaikein osa. Se on vanhat aivot. Todella vaikeaa. Aivojen uudet osat ovat helpompia kuin vanhat. Alkuun ei tarvita juurikaan robotiikkaa. Ette tule näkemään C-3PO:ta. Tulette näkemään älykkäitä autoja, jotka ymmärtävät, mitä liikenne ja ajaminen ovat, ja ovat oppineet, että liian pitkään vilkuttavat autot eivät ole kääntymässä.
(Laughter)
(Naurua)
We can also do intelligent security systems. Anytime we're basically using our brain but not doing a lot of mechanics -- those are the things that will happen first. But ultimately, the world's the limit. I don't know how this will turn out. I know a lot of people who invented the microprocessor. And if you talk to them, they knew what they were doing was really significant, but they didn't really know what was going to happen. They couldn't anticipate cell phones and the Internet and all this kind of stuff. They just knew like, "We're going to build calculators and traffic-light controllers. But it's going to be big!" In the same way, brain science and these memories are going to be a very fundamental technology, and it will lead to unbelievable changes in the next 100 years. And I'm most excited about how we're going to use them in science. So I think that's all my time -- I'm over, and I'm going to end my talk right there.
Turvajärjestelmistä voidaan tehdä älykkäitä. Kaikkialla, missä käytämme aivojamme, mutta emme mekaniikkaa -- ne tulevat tapahtumaan ensin. Lopulta maailma on rajana. En tiedä, miten tässä käy. Tunnen ihmisiä, jotka suunnittelivat mikroprosessorin, ja he tiesivät sen olevan merkittävä juttu, mutta he eivät tienneet, mitä siitä seuraisi. He eivät voineet aavistaa kännyköitä, Internettiä, jne. He tiesivät tekevänsä taskulaskimia, ja liikennevalo-ohjaimia, mutta siitä tuli suurta. Samalla lailla aivotiede ja nämä muistit tulevat olemaan perustava teknologia, ja se tulee johtamaan uskomattomiin muutoksiin 100 vuoden aikana. Olen myös innoissani siitä, miten niitä käytetään tieteessä. Tässä olikin aikani, ylitin sen jo, ja lopetan tähän.