Výpočetní neurovědec Ján Antolík původně začínal s výzkumem umělé inteligence. Záhy ho ale napadlo, že by si mohl na chvíli „odskočit“ do neurověd, aby pochopil, jak funguje mozek a mohl to využít pro vývoj lepších neuronových sítí. O dvacet let později stále zkoumá mozek, konkrétně zpracování vizuálních informací, a používá k tomu i umělou inteligenci.
Výpočetní neurovědy v Česku stále nejsou moc známé. Co si pod tím přesně představit, co a jak zkoumáte?
Ano, je pravda, že výpočetní neurovědy v Česku nejsou zatím příliš zastoupeny, ale zlepšuje se to. Jedná se o disciplínu na rozhraní výpočetních věd a neurověd, kdy se pomocí modelování a nejrůznějších simulací snažíme pochopit fungování mozku. Ve své podstatě vytváříme virtuální verzi mozku.
Jak zapojujete umělou inteligenci? S čím vám nejvíce pomáhá?
Když se dnes řekne umělá inteligence, tak si většina lidí představí velké jazykové modely – chatboty založené na transformerech. My ale vycházíme z více standardních modelů hlubokých sítí, do kterých přidáváme další prvky architektury mozku, tak abychom je dále přiblížily biologické realitě. A doufáme, že díky tomu se nám podaří vytvořit model, který bude lépe vysvětlovat, jak náš mozek zpracovává informace.
Když mluvíte o datech, jaká data využíváte?
V posledních letech se nám podařilo navázat spolupráce s řadou výzkumných skupin po celém světě, díky čemuž máme skutečně pestrý přístup k datům. Jedním dělením je organismus – máme data z lidí, ale i zvířat – makaků, myší, ale například i koček a fretek. V naší skupině totiž studujeme především zrak a kočky a fretky mají velmi dobrý a podobný zrak jako primáti, ale jsou menší, a pro výzkumy tedy efektivnější.
A druhým dělením je metoda sběru dat, kdy využíváme nejrůznější techniky od elektrofyziologického snímání celého mozku, ale i jednotlivých neuronů až po optogenetické metody, kdy lze pomocí genetické manipulace řídit a snímat aktivitu konkrétních neuronů.
| Fascinující mozek |
| „Neustále hledáme kvalitní studenty a studentky,“ říká vedoucí výzkumné skupiny Ján Antolík. „Mozek je podle mě ten nejzajímavější a nejsložitější objekt ke zkoumání. My se navíc věnujeme zraku, což je opět podle mě ten nejzajímavější z lidských smyslů, protože člověk je primárně tvor vizuální. S nástupem umělé inteligence se to navíc vše umocňuje a skutečně může dojít k velkým objevům. A teď nemyslím jen rozvoj poznání, jak mozek a zrak funguje, ale může to mít i praktické dopady, kdy bychom mohli navrátit zrak milionům lidí po celém světě, a to je nesmírně naplňující.“ |
Co přesně je dlouhodobým cílem vašich výzkumů?
Moc bych si přál, abych se na konci kariéry mohl ohlédnout a říci si, že se nám podařilo vysvětlit, jak funguje proces vidění mechanisticky na úrovni signálu, který putuje z očí a je zpracován v korové oblasti mozku. V kontextu moderního konceptu „digitálního dvojčete“ se snažíme vytvořit přesný digitální obraz našeho zraku. Náš přístup se od jiných týmů liší především v tom, že nám nestačí pochopit jen vstup a výstup, ale skutečně chceme objasnit i ten „black box“ mezi tím. Jinak řečeno, chceme nejenom vědět, jaké výpočty mozek dělá, ale také jak je pomocí biologického hardwaru implementuje.
A druhou odnoží mých cílů je aplikace našich výsledků v klinické praxi, kdy se snažíme vyvíjet řídící systémy pro takzvané vizuální protézy, které by dokázaly navrátit zrak. Konkrétně to znamená optimalizovat protokoly, jak stimulovat vizuální kortex, aby to zlepšilo kvalitu obrazu, kterou lidé mohou vidět, protože zatím je to stále velmi nedostačující a nepoužitelné v běžném životě.
A kdybych měl být nenasytný, tak takovým mým tajným snem je se jednou vrátit k umělé inteligenci a využít naše neurovědní výsledky a pokusit se vylepšit možnosti umělé inteligence.
A když se vrátíme do současnosti, jaké jsou vaše aktuální plány, třeba na letošní rok?
Je toho skutečně hodně, paralelně pracujeme na několika projektech. Například jsme vyvinuli biologicky realistický model primárního vizuálního kortexu – tedy části mozku, která zpracovává vizuální signál a nyní se v ní snažíme velice realisticky simulovat elektrickou aktivitu. To je ostatně současný princip většiny brain machine interface. A když dokážeme přesně simulovat mozkovou aktivitu, tak pak dokážeme lépe studovat, co přesně se tam děje, jak dochází ke zpracování vizuálních stimulů.
Při zmínce o systémech na rozhraní mozek-stroj se mnoha lidem vybaví mozkové implantáty od společnosti Neuralink. Jak se na jejich optimistická prohlášení díváte jako odborník? Jsou reálná?
Určitě to sledujeme, protože je to tematicky blízko i našim výzkumům. Pravidelně se s lidmi z Neuralink potkáváme na konferencích. Technologie kterou mají a vyvíjí je určitě zajímavá, ale je potřeba říci, že nejsou jediní, na obdobných technologiích pracuje řada dalších týmů. Jejich obrovskou výhodou jsou ale téměř neomezené finanční prostředky, tím pádem jsou schopni se rychle posouvat kupředu. Některá jejich prohlášení je ale potřeba brát s rezervou a myslet na to, že působí v komerčním prostředí, kde velkou roli hraje i marketing.
Kdy se podle vás obdobné technologie skutečně dostanou do praxe k širšímu využití?
To je opravdu těžké odhadovat, záleží to na mnoha věcech. I některé naše výstupy jsou již testovány na lidech. Navíc tyto výzkumy dost často nejsou jen o samotných technologiích, ale i schvalovacích procesech a regulacích, které jsou i finančně mimořádně náročné. A v tom by třeba Neuralink díky svým zdrojům mohl pomoci – nastavit a zrychlit proces zavádění technologických inovací do praxe a prošlapat tak cestu celému oboru.
| Mgr. Ján Antolík, Ph. D. |
| Výpočetní neurovědec, který na Katedře softwaru a výuky informatiky Matematicko-fyzikální fakulty UK od roku 2020 vede vlastní skupinu zaměřující se na vizuální zpracování informací. Titul Ph. D. v oboru Neuroinformatika získal na University of Edinburgh a po postdoktorandských stážích na University College London a francouzském CNRS se vrátil na svoji alma mater. |
