Digitale Simulation des Gehirns?

Wir sind also nur der Leib, der seine Seele trägt. Auch wenn man sich auf ein Gedankenexperiment einlassen und die von Ray Kurzweil erhoffte Möglichkeit eines Uploads des Bewusstseins in eine Maschine annehmen würde, müsste man nach dem Upload den Kurzweil aus Fleisch und Blut z.B. fragen, ob er mit der Vernichtung seines Körpers einverstanden wäre, da er doch ohnehin bereits in die Maschine "übertragen" worden sei. Man könnte außerdem aus Sicherheitsgründen Kurzweil auf zehn Roboter übertragen, von denen z.B. acht fehlerlos arbeiten würden. Wer wäre dann der echte Kurzweil?

Letzteres Problem beiseite gelassen könnten Singularians behaupten, dass eine Analogschaltung (wie das Gehirn) durch einen universellen Digitalrechner simuliert werden kann. Man würde nicht versuchen, das Gehirn materiell Eins-zu-Eins zu kopieren, sondern nur seine Funktionsweise. Dagegen spricht, dass eine vollständige Simulation eines so komplexen Systems nicht mit vertretbarem Aufwand zu schaffen wäre.

Ray Kurzweil (2006) noch nicht im Computer uploaded. Bild: Michael Lutch/CC-By-1.0

Heute wissen wir, dass viele physikalische Vorgänge chaotisch ablaufen. Dies bedeutet nur, dass kleinste Unterschiede der Anfangsbedingungen später zu beliebig großen Abweichungen des Systemzustands führen. Ein Digitalrechner diskretisiert die Anfangsbedingungen und propagiert immer einen Restfehler. Wenn wir z.B. nur die Interaktion zwischen N geladenen Teilchen betrachten, die frei im Raum schweben, und ihre Bewegung simulieren möchten, müssten wir das sogenannte N-Körper-Problem rechnerisch bewältigen. Die präzise Ortung eines einzigen der N-Partikel ist ein Problem in der Komplexitätsklasse PSPACE (eine Klasse von Problemen, die die berühmte Klasse der NP-Probleme wie das Traveling-Salesman enthält). D.h. bereits bei einer solchen Simulation eines simplen analogen Systems im dreidimensionalen Raum würde eine kombinatorische Explosion entstehen, sobald wir versuchen, das analoge System so genau wie möglich digital zu simulieren.[3]

Wir könnten also sogar mit einer perfekten Kopie von Ray Kurzweil starten, aber wir könnten nicht mit realistischem Aufwand alle seine Neuronen präzis simulieren (die ja viel komplexer als ein N-Körper-Problem sind). Wer möchte eine Kopie von sich selbst haben, die dann in Zeitlupe und fehlerbehaftet vor sich hin dümpelt?

Singularians könnten erwidern, dass es vielleicht andere Berechenbarkeitsmodelle gibt, bei denen eine solche Simulation eines Gehirns möglich wäre. Es ist aber bis jetzt kein Modell vorgeschlagen worden, das "Super-Turing"-Eigenschaften bei der Bewältigung von echten Problemen entfalten könnte. In der Informatik ist die Möglichkeit von digitalen Computern, die Befehle über reelle Zahlen ausführen, abstrakt durchgespielt worden.[4] Solche Maschinen mit unendlicher Genauigkeit würden manche Algorithmen enorm beschleunigen.

Es sind auch künstliche neuronale Netze vorgeschlagen worden, deren Kopplungsgewichtungen reelle Zahlen sind. Verwendet man solche reellen Speicher (mit unendlich vielen Bits) könnte man eine "Super-Turing"-Performanz erreichen. Wie aber solche Speicher arbeiten sollten, und wie man solche Gewichte im Voraus berechnet und anlegt, das ist keineswegs geklärt.[5] Koppelt man Digital- mit Analogrechner leidet außerdem die Kopplung an dem unvermeidlichen Rauschen im analogen Teil. Analogrechner sind "noisy" und manchmal auch chaotisch. Auch das Gehirn selbst ist ein System, bei dem das Rauschen eine große Rolle spielt. Immerhin müssen ständig bis zu 25 Watt Wärme ausgestrahlt werden. Vorläufig gehen die Theoretiker davon aus, dass die Gültigkeit der Church-Turing-These auch den analogen Bereich abdeckt.

Das Paradoxon ist also, dass es keine analogen Rechner gibt, die mehr als Digitalrechner rechnen könnten (sonst würden wir sie verwenden), wobei Digitalrechner keine perfekte Simulation von analogen Rechnern ohne eine kombinatorische Explosion bewältigen können. Anders gesagt: Die Church-Turing-These geht davon aus, dass ein Gehirn nicht mehr als ein Digitalrechner rechnen kann. Aber ein Digitalrechner kann ein spezifisches Gehirn (Kurzweils Gehirn z.B.) nicht ohne kombinatorische Explosion perfekt simulieren.

Bleiben nur die Quantencomputer, die für bestimmte Probleme eine exponentielle Beschleunigung anbieten könnten. Hier beißt sich die Simulation aber wieder selbst in den Schwanz, da manche Physiker wie Roger Penrose davon ausgehen, dass Quantenphänomene im Gehirn eine große Rolle spielen. Eine ganze Arbeitsgruppe am Berliner Wissenschaftskolleg bearbeitet im Jahr 2013 den Schwerpunkt "Quantenmechanische Prozesse in biologischen Systemen". D.h. die Biologie wird eben immer komplizierter, sobald man sie tiefer durchdringt und die Simulation eines konkreten Gehirns (meines oder deines) rückt immer weiter in unendliche Ferne, Quantencomputer hin oder her.

Analoge versus Digitale Seele

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