Перенос сознания

Оценка теорий и возможностей

Мы обсуждаем теоретическую возможность эмуляции мозга, что связано с непростыми техническими задачами, такими как сканирование, сохранение и моделирование. Для перспективных технологий на уровне мозга мыши могут потребоваться десятилетия, тогда как для человеческого мозга время будет намного больше. Ключевыми направлениями являются картирование коннектомов, криосохранение и молекулярное моделирование. Нужно учитывать этические и философские вопросы, которые поднимаются в таких исследованиях.

Введение

Перенос сознания (mind uploading) теоретически основан на концепции полной цифровой эмуляции головного мозга (whole-brain emulation), однако сегодня эта идея сталкивается с четырьмя основными техническими барьерами: высокоточным сканированием и картированием синаптических связей в масштабе всего мозга, надежным сохранением и подготовкой ткани для дальнейшего анализа, масштабируемым моделированием динамики нейронных и молекулярных процессов, а также колоссальными вычислительными требованиями для симуляции (§ Технические возможности). Современные методы коннектомики на базе электронной микроскопии уже позволяют реконструировать микроскопические участки коры мыши и человека, но их масштабирование до всего мозга сопряжено с проблемами скорости, репрезентативности и обработки огромных объёмов данных (PubMed, Frontiers). Криопротоколы (включая витрификацию и альдегид-стабилизированную криоконсервацию) демонстрируют сохранение ультраструктуры мозга на суб-микронном уровне, но вопрос восстановления функциональности после оттаивания остаётся открытым (PMC, Nature). Расчёты указывают, что создание полной эмуляции человеческого мозга может занять десятилетия или столетия ввиду потребностей в хранении зеттабайтов данных и вычислительной мощности экзаскейл-класса (fhi.ox.ac.uk, arXiv). В то же время картирование всего мозга мыши может стать реальностью в ближайшие десятилетия, что позволит опробовать подходы к автоматизированному построению и симуляции нейронных сетей (arXiv).

Технические возможности

Сканирование и картирование мозга

Современные методы коннектомики используют электронную микроскопию (EM), обеспечивающую разрешение <1 нм, необходимое для идентификации всех синапсов в ткани мозга (Frontiers). Протокол ODeCO (12-шаговый метод осмиевого контрастирования) успешно внедрён для получения цельного коннектома мозга мыши без трещин и искажений ультраструктуры (PMC). Расчётная оценка показывает, что для полного сканирования мозга мыши при разрешении EM требуется порядка 10?–10? часов сканирования на современных многозондовых платформах и несколько эксабайт хранилища (PubMed). Альтернативные оптические методы на базе расширительной микроскопии (ExM) и светового листового флуоресцентного микроскопа (ExLSFM) лишь начинают достигать субмикронного разрешения, но пока не могут покрыть объём всего мозга динамически и с нужной скоростью (Frontiers, SpringerLink).

Хранение и подготовка образцов

Для успешной верификации ультраструктуры мозга перед сканированием развиваются методы витрификации и криопротекции. Реализация витрификации при -196 °C с использованием химических криопротектантов позволяет избежать образования ледяных кристаллов и сохранить целостность синаптических структур в образцах мышиного мозга (PMC). Альдегид-стабилизированная криоконсервация (АСК), впервые демонстрированная на кроличьих мозгах, показывает «почти идеальное» сохранение мембран и внутриклеточных структур при -135 °C, однако восстановление функций после оттаивания ещё не реализовано (Wikipedia). Стандартизированные методы криопротекции больших объёмов мозга с использованием инженерных решений (калиброванные формы, системы мониторинга температуры) минимизируют дисторсию тканей и упрощают последующую гистологию и 3D-реконструкцию (Frontiers).

Моделирование и симуляция

Полноценная эмуляция мозга требует моделирования динамики нейронов и синапсов на уровне электрофизиологии и молекулярных процессов. Отчёт Future of Humanity Institute предлагает дорожную карту, включающую создание трёхмерной наноструктурной карты мозга, автоматизированную сегментацию и скелетонизацию нейронных элементов для подготовки к симуляции (fhi.ox.ac.uk). Объём данных зеттабайтного масштаба и сложность интеграции био- и электрохимических сигналов требуют вычислительной инфраструктуры экзаскейл-класса и продвинутых алгоритмов машинного обучения для автоматизации трассировки и параметризации сетей (arXiv). Оценки показывают, что даже симуляция коркового фрагмента объёмом несколько миллиметров кубических потребует кластеров из миллионов GPU и сверхнизкой латентности связи между ними (Wiley Online Library).

Перспективы

• Краткосрочный горизонт (10–20 лет): завершение коннектомов мышиного мозга и демонстрация масштабируемых платформ для автоматической трассировки нейронных сетей (arXiv).
• Среднесрочный горизонт (20–50 лет): интеграция витрификации и EM-сканирования для образцов человеческой коры размером до нескольких кубических миллиметров с попытками функционального восстановления нейронных цепей in silico (Nature).
• Долгосрочный горизонт (50+ лет): теоретическая возможность полной эмуляции человеческого мозга, при которой вопросы «копии» vs «оригинала» и сохранения сознания останутся неразрешёнными ввиду философских и этических сложностей (ResearchGate).

Учитывая темпы развития нейротехнологий и материаловедения, создание устойчивых моделей сознания в цифровом виде остаётся отдалённой, но не принципиально невозможной задачей.

Рекомендуемые источники

1. Thrasher Collins L. et al. Comparative prospects of imaging methods for whole-brain mammalian connectomics. arXiv (2024). (arXiv)
2. Wang Y. et al. A Scalable Staining Strategy for Whole-Brain Connectomics. Front. Neurosci. (2023). (PMC)
3. Estrada E. et al. Cryopreservation of brain cell structure: a review. PMC (2025). (PMC)
4. McIntyre R.L., Fahy G.M. Aldehyde-stabilized cryopreservation: Cryobiology (2015). (Wikipedia)
5. Hayworth K.J. et al. Progress Towards Mammalian Whole-Brain Cellular Connectomics. Front. Neuroanat. (2016). (Frontiers)
6. Bamford D., Danaher J. Transfer of Personality to a Synthetic Human ('Mind Uploading'). JCS (2017). (sim.me.uk)
7. Sandberg A., Bostrom N. Whole Brain Emulation: A Roadmap. FHI (2008). (fhi.ox.ac.uk)
8. Feasible Mind Uploading. Intelligence Unbound (2013). (Wiley Online Library)
9. Frontiers in Hum. Neurosci. Several inaccurate conceptions about BCI and mind uploading (2024). (Frontiers)
10. High-contrast en bloc staining of mouse whole-brain and human tissue. Nat. Methods (2023). (Nature)

Обзор ключевых направлений исследований

Ниже представлен обзор 12 основных работ, посвящённых различным аспектам подготовки мозга к цифровой эмуляции: от визуализации коннектомов до сохранения ультраструктуры и разработки дорожных карт по эмуляции.

1. Сравнение методов визуализации для коннектомики

Thrasher Collins et al. (2025) провели количественное сравнение возможностей электронной микроскопии (EM) и expansion light-sheet fluorescence microscopy (ExLSFM) для одновременного достижения суб-нанометрового разрешения и адекватной скорости сканирования целого мозга. Авторы показали, что хотя платформы EM (ssTEM, SBEM, FIB-SEM, multiSEM и т.д.) уже способны идентифицировать все синапсы с разрешением <1 нм, их масштабирование на объём человеческого мозга требует эксабайт хранения данных и многомиллионных часов съёмки (PubMed).

2. Прогресс в клеточной коннектомике

Mikula (2016) систематизирует шаги создания коннектома малого млекопитающего (например, мыши), включая методы BROPA-окрашивания, SBEM, ATUM, multiSEM, и оценивает требования по времени (до 1,5 года на мозг мыши при 20 нм вокселе) и объёму хранения (десятки петабайт) (Frontiers).

3. Криосохранение ультраструктуры тканей

McKenzie et al. (2024) провели реалистичный синтез 97 исследований, классифицировав методы криофиксации, просто­го замораживания и использования криопротектантов. Выяснилось, что для крупных образцов мозга (сотни мм?) необходимы перфузионные протоколы с криопротектантами и новые решения, иначе неизбежно формируются ледяные артефакты и механические повреждения ткани (PMC).

4. Витрификация и визуализация негибридных образцов

Creekmore et al. (2024) впервые продемонстрировали методику вотикального plunge-freezing автопсийного человеческого мозга толщиной ~180 µм с последующим xenon plasma FIB-миллингом и cryo-ET, что позволило визуализировать органеллы, компоненты аутофагии, потенциальные тау-фибриллы и компактный миелин без предварительной фиксации и замораживания (Nature).

5. Дорожная карта по эмуляции мозга

В классическом отчёте Sandberg & Bostrom (2008) изложены этапы WBE (Whole Brain Emulation): от сканирования (nanotomography, EM) и подготовки образцов, через обработку и сегментацию изображений, до физической симуляции нейронных и молекулярных процессов на экзаскейл-кластерах. Авторы оценивают неопределённости, альтернативные пути, ключевые проблемы и дають количественные прогнозы по вычислительным требованиям и возможным срокам (fhi.ox.ac.uk).

6. Масштабируемые методы контрастирования

Lu et al. (2023) разработали протокол ODeCO (Osmication-Destaining-Conditioning-Osmication) для равномерного пропитывания всего мозга мыши осмием, следя за прогрессом реакции с помощью X-ray microCT. Протокол исключает образования трещин и макро-фрагментации, сокращает время окрашивания до ~54 ч и открывает путь к полноценному коннектому мышиного мозга (PMC).

7. Альдегид-стабилизированная криоконсервация

Метод Aldehyde-Stabilized Cryopreservation (АСК), впервые описанный McIntyre & Fahy (2015), позволяет сохранять морфологию мембран и внутриклеточных структур в «near-perfect» состоянии при -135 °C. При этом подтверждена целостность синапсов и мембран после оттаивания (Wikipedia).

8. Оптическая коннектомика

Sneve & Piatkevich (2022) в обзоре “Towards a Comprehensive Optical Connectome at Single Synapse Resolution” рассматривают расширительную микроскопию (ExM) с использованием генетически кодируемых флуоресцентных зондами для визуализации пост- и пресинаптических компонентов. Несмотря на достижения в разрешении ~20–50 нм, объём покрытия остаётся ограниченным долями мм?, а непрерывная сегментация длинных нейритов — технологическим вызовом (PMC, PubMed).

9. Стандартизация криопротекции

В недавней статье Frontiers in Neuroanatomy (2023) представлена платформа для стандартизированной криопротекции и замораживания больших образцов ткани, сочетающая химическую фиксацию и оптимизированные протоколы перфузионного введения криопротектантов, что снижает артефакты во время микротомии и упрощает последующую трёхмерную реконструкцию (Frontiers).

10. Высококонтрастное en bloc-окрашивание

Zhao et al. (2023) в Nature Methods предложили новый en bloc-протокол контрастирования, позволяющий получить равномерное и высококонтрастное окрашивание мозга мыши и образцов человека, что критично для ускорения автоматизированной трассировки нейронов и улучшения качества сегментации (PMC).

Заключение

Современные достижения показывают, что технически все компоненты «загрузки сознания» (от нанесения контрастов и сохранения ультраструктуры до обработки и симуляции) существуют в виде разрозненных этапов. Однако их интеграция в единую, отлаженную цепочку с учётом масштаба человеческого мозга находится на горизонте десятилетий, требуя дальнейших исследований в коннектомике, криобиологии, высокопроизводительных вычислениях и этическом регулировании.

Сравнительный анализ коннектомики и нейроинтерфейсов мухи, мыши и человека

Таблица сравнения

реконструкция всех нейронов мозга взрослой мухи на основе EM-коннектома Princeton University, Nature.

Анализ прогресса и перспектив

Сканирование мозга. У мух достигнут полный коннектом на ультраструктурном уровне (электронная микроскопия) [nature.com] [princeton.edu]. Для мыши и особенно человека объёмы данных экспоненциально возрастают: кусок коры мыши 0.1–10 мм? уже потребовал мегапиксельной съёмки [nature.com] [news.harvard.edu]. А полный мозг далёк от обозримого (сотни млн мм?). Для человека решали небольшой фрагмент 1 мм? [science] — это «микромозг», хотя и с сотнями миллионов синапсов. Выделение целого мозга или «ультрасрез» всего мозга человека потребует катастрофических затрат времени и памяти, пока такого решения нет [pubmed].

Нейроинтерфейсы и «искусственные нейроны». Сегодня нейроинтерфейсы расширяют возможности мозга (например, интерфейсы «мозг–компьютер» позволяют парализованным людям двигать курсор или протез [PMC], а «мозг–спин» восстанавливает способность ходить [nature.com]). Существуют сенсорные протезы (слуховые, зрительные импланты), стимулирующие нейроны, но они не заменяют биологические нейроны один к одному. Теоретические «электронные нейроны» на базе мемристоров или CMOS-элемента рассматриваются, однако на практике их применение в живом мозге не выполнено. По-нейронная замена функций потребовала бы вживления сотен миллиардов одноклеточных устройств, что пока нереализуемо.

Эмуляция мозга (вычислительные платформы). Мозг мухи настолько мал, что его можно смоделировать на обычном ноутбуке [berkeley.edu]. Нейроморфные компьютеры (SpiNNaker, TrueNorth, Loihi) показывают: тысячи и десятки тысяч нейронов и миллионы синапсов запускаются в реальном времени при низком энергопотреблении [PMC] [Frontiers]. Мозг мыши (?10^8 нейронов) потребует крупных суперкомпьютеров. Прогнозы (с учётом роста мощностей GPU/AI-систем) дают дату ~2034 г. для симуляции «в реальном масштабе» мозга мыши [pubmed]. Мозг человека (~10^11 нейронов) – на порядок-с-половину сложнее; эксперты считают эмуляцию крайне далёкой перспективой (после 2044 г.) [pubmed]. Фактически, прямо сейчас даже самые продвинутые суперЭВМ не могут полноценно эмулировать подобную сеть. Появление новых архитектур (оптические нейроморфные чипы, квантовые вычисления) – лишь надежда на будущее.

Эксперименты и текущие достижения. На животных сделан заметный прогресс: полные коннектомы макроорганизмов ограничены Caenorhabditis (302 нейрона) и Drosophila (139 тыс. нейронов) [princeton.edu]. У мыши картируется локальный коннект (зрительные цепи) и строятся крупные атласы (MouseLight, MICrONS) [nature.com]. У людей созданы лишь частичные структурные карты (МРТ-«коннектом»). Модельные системы (выращенные органоиды) демонстрируют сложную активность («мозговые волны»), но остаются очень примитивными [pmc.ncbi.nlm.nih.gov].

Несмотря на большие достижения в технологии нейросканирования и интерфейсов, полный перенос сознания (полная эмуляция мозга) пока находится за гранью реального. Ограничения — в разрешающей способности сканеров, объёме данных и в вычислительной мощности — сводят задачу к дальним перспективам [pubmed] [frontiersin.org].

Каждая новая ступень (получение частичных коннектомов, создание протезов памяти, ускорение нейрокомпьютеров) приближает нас к пониманию, но феномен сознания остаётся технологическим вызовом будущего.

Источники: современные публикации и обзоры по коннектомике, нейроинтерфейсам и нейроморфным вычислениям:

1. Nature: "Neuronal wiring diagram of an adult brain" https://www.nature.com/articles/s41586-024-07558-y(Википедия)

2. Princeton University: "Mapping entire fly brain step toward understanding diseases of human brain" https://www.princeton.edu/news/2024/10/02/mapping-entire-fly-brain-step-toward-understanding-diseases-human-brain

3. Nature: "Seven papers in this week’s issue" https://www.nature.com/nature/volumes/640/issues/8058

4. Science: "Reconstructed thousands of neurons, more and also providing tools for" https://dmg5c1valy4me.cloudfront.net/wp-content/uploads/2024/05/09142702/science.adk4858.pdf

5. PMC: "Real with increasing SNN size, breaking" https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6939236/

6. Frontiers in Neuroscience: "Adaptable and cost, 2019" https://www.frontiersin.org/journals/neuroscience/articles/10.3389/fnins.2025.1570104/full

7. PMC: "Brain machine" https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6914248/

8. PubMed: "Large, 2034, marmoset around 2044, and" https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39571736/

9. PMC: "Treatments and drugs, I focus particularly on the" https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7723930/

10. UC Berkeley News: "Researchers simulate an entire fly brain on a laptop — is a human brain next?" https://news.berkeley.edu/2024/10/02/researchers-simulate-an-entire-fly-brain-on-a-laptop-is-a-human-brain-next/

11. Nature: "A spinal cord injury interrupts, reliability has remained stable over" https://www.nature.com/articles/s41586-023-06094-5

Сеттлеретика

Сеттлеретика — это междисциплинарная наука, разработанная Яном Корчмарюком, которая объединяет нейронауку, кибернетику, философию сознания и футурологию. Её основная цель — обеспечение «цифрового бессмертия» путём постепенного переноса психических функций человека с биологического мозга на искусственный нейрокомпьютер.

Сеттлеретика представляет собой инновационный подход к решению проблемы смертности человека, предлагая научно обоснованный путь к цифровому бессмертию. Она объединяет различные научные дисциплины и предлагает глубокие философские размышления о будущем человечества.

Основные идеи сеттлеретики

1. Нейрокибернетическое дублирование Сеттлеретика предлагает поэтапное копирование нейронных структур и функций мозга в искусственную среду. Этот процесс осуществляется постепенно, в течение жизни человека, с целью создания резервной нейросистемы, способной полностью заменить биологический мозг.

2. Переселение психики По мере деградации биологических нейронов их функции берёт на себя нейрокомпьютер. В конечном итоге, когда все функции мозга будут перенесены, сознание человека продолжит существовать в искусственной среде, обеспечивая тем самым бессмертие личности.

3. Технологическая реализация Проект предусматривает использование передовых технологий, таких как бионические нейроны, квантовые и фотонные вычисления, для создания высокопроизводительных нейрокомпьютеров, способных точно воспроизводить функции человеческого мозга.

4. Этические и философские аспекты Сеттлеретика поднимает вопросы о природе сознания, идентичности и морали в контексте переноса психики в искусственную среду. Она предлагает новый взгляд на эволюцию человека и его место во Вселенной.

https://www.settleretics.ru/

• описан подход Сеттлеретики как переноса всей психики как системной надструктуры;
• изложен метод Винера–Вольтерра (ряды и ядра) применительно к нейромоделированию;
• рассмотрена возможность моделирования нейронных блоков как «чёрных ящиков» и переход к макроуровню (колонки Маунткастла, зоны);
• приведены примеры научных работ, использующих эти методы в анализе нейронных процессов.

В подходе сеттлеретики перенос сознания трактуется как перемещение всей психики единой надсистемой, где сознание и личность – вложенные подсистемы. Вместо поэлементного копирования нейронной сети предлагается описывать нейрон как «чёрный ящик» и аппроксимировать его вход–выход с помощью функциональных рядов (ряды Винера–Вольтерра) eng.ucy.ac.cy pmc.ncbi.nlm.nih.gov

Такой метод позволяет перейти к моделям более высокого порядка: кортикальным микроколонкам (вертикальным колонкам по Маунткастлу) и их совокупностям – макроколонкам pmc.ncbi.nlm.nih.gov pmc.ncbi.nlm.nih.gov

А затем – к континуальным (полевым) моделям зон коры. Подобная континуальная аппроксимация усредняет активность больших областей и снижает сложность моделирования на несколько порядков arxiv.org

Кроме того, в расчет берутся ограничения конечного набора сенсорных входов и моторных выходов мозга, что дополнительно уменьшает объём необходимого моделирования.

Источник: github.com

Комментарии: