Scene fra filmen The Matrix, 1999

Virkelighetens vitenskap bak The Matrix

I filmserien The Matrix er mennesker redusert til batterier som dyrkes av roboter og lever hele livet i en datagenerert simulering. Virkelighetens teknologiske framskritt viser at framtidsdystopien allerede er mulig.

I filmserien The Matrix er mennesker redusert til batterier som dyrkes av roboter og lever hele livet i en datagenerert simulering. Virkelighetens teknologiske framskritt viser at framtidsdystopien allerede er mulig.

Alamy

1. Mennesker kan fungere som batterier

I The Matrix holdes mennesker fanget i en væske, og kroppsvarmen blir høstet som energi som driver robotene.

Utenfor filmlerretet har forskere utviklet såkalte termoelektriske innretninger som armbånd, ringer og høreapparater som bruker kroppsvarme som energikilde.

VIDEO: Se hvordan en ring drevet av kroppsvarme fungerer

En klokke kan for eksempel utnytte temperaturforskjeller som får elektronene i den ene enden av en bit metall til å bevege seg raskere på grunn av oppvarming fra huden. Elektronene søker mot den kjølige enden og danner en elektrisk strøm som i et mikroskopisk batteri.

Med såkalte halvledere kan flere av disse batteriene kobles sammen og produsere en spenning på 1 volt for hver kvadratcentimeter hud. Spenningen er nok til å drive klokker og treningsarmbånd.

Mennesker er imidlertid dårlige batterier. En menneskekropp genererer riktignok omkring 80 watt i form av kroppsvarme, men å brenne menneskets daglige kaloriinntak ville frigi vesentlig mer energi.

2. Kunstig intelligens er allerede ondsinnet

Stephen Hawking, Elon Musk og Bill Gates har advart om at framtidens kunstig intelligente superdatamaskiner vil vende seg mot oss, som i The Matrix.

Da Microsoft i 2016 lanserte chatboten Tay, tok det mindre enn 24 timer før svarene hennes ble rasistiske og ondskapsfulle.

Skepsisen bunner i at menneskehetens mål er vanskelige å gjøre presise.

Kunstig intelligente systemer, også kalt agenter, er gjerne utstyrt med et bestemt mål. Typisk er systemene opplært gjennom maskinlæring, der agenten blir fôret med enorme mengder data som den finner mønstre i.

Grafik viser processen bag machine learning

Maskinlæring gjør en agent flinkere til å løse en oppgave gjennom seks trinn. Først blir mulighetene observert (1) og vurdert ut fra et fastsatt mål (2). Så blir mulighetene testet (3) med et resultat til følge (4). Målene justeres (5) ut fra erfaringene. Prosessen gjentas (6).

Mønstrene blir til forutsigelser som blir etterprøvd som løsning, for eksempel en kreftbehandling. Løsningens effekt blir lagt inn i databanken, og agenten lærer.

Problemene oppstår hvis framtidens kunstige superintelligenser blir bevisste. Da vil agentene bekjempe kreft selv om det koster menneskeliv, og motarbeide alt som strider mot målet, for eksempel hvis forskere vil skru av maskinen.

VIDEO: Slik tar kunstige intelligenser onde beslutninger

Dagens svake AI-systemer har allerede vist sine skyggesider. For eksempel har YouTubes programmer spredt feilinformasjon og hat ved å anbefale stadig mer ekstreme videoer.

Principper bag udvikling af kunstig intelligens

I forsøket på å få AI på bølgelengde arbeider IT-ingeniører med en rekke retningslinjer som heter alignment. En tilnærming er at agenten (blå prikk) deler målet sitt med så mange mennesker (grønne prikker) som mulig. En annen tilnærming definerer agentens mål ut fra et forsøk på å sørge for et rettferdig samfunn for alle, der agenten ikke kjenner sin plass i samfunnet. En tredje tilnærming bruker en rangering av befolkningens valg – for eksempel fra parlamentsvalg og innkjøp – til å peke ut agentens mål.

3. The Matrix kan skjule seg i universets minste byggesteiner

I The Matrix er jorden overtatt av roboter, mens de fleste menneskene lever i en simulert virkelighet, lykkelig uvitende om klodens sanne tilstand. I 2003 framsatte den britiske filosofen Nick Bostrom en teori om at virkeligheten vår er en datasimulering.

Bostroms tese er at hvis kvantedatamaskiner som forutsagt i Moores lov fordobler regnekraften sin hver 20. måned, så vil framtidens mennesker kunne drive mange simuleringer av sine forfedres liv. Simuleringene vil være så detaljrike at de simulerte individene har bevissthet, men uten å kjenne sannheten om virkeligheten sin.

Med andre ord: Hvis vi hevder at vi får enorm datakraft, kan vi ikke samtidig avvise at vi er figurer i et dataspill.

Nick Bostroms tese kan ikke motbevises, og den har derfor fått støtte fra noen av klodens beste hjerner, inkludert Elon Musk og Neil deGrasse Tyson.

VIDEO: Derfor kan ikke astrofysikere avvise The Matrix

Ifølge forskere ved University of Washington vil vi kunne avsløre et eventuelt simulert univers med kvantedatamaskiner. Moderne superdatamaskiner kan bare simulere en modell av universet på størrelse med en atomkjerne. Men framtidige simuleringer kan vise et mye større utsnitt som etterligner elementærpartiklene – atomenes byggesteiner – i fire dimensjoner.

I en så stor modell kan forskerne for eksempel simulere romtiden, men selv de sterkeste framtidige simuleringene vil inneholde spor av en underliggende gitterstruktur. Forskernes beregninger viser at strukturen vil komme til syne som en øvre grense for intensiteten i den kraftigste kosmiske strålingen. Grensen kan observeres hvis strålingen ikke sprer seg i alle retninger, som forventet.

De kosmiske strålene med ultrahøy energi treffer sjelden jorden, så simuleringens signaturer kan bli vanskelige å få øye på.

Telescope Array i Utah

500 detektorer utgjør Telescope Array i Utah, som leter etter kosmiske stråler som kan avsløre en feil i simuleringen.

© John N. Matthews / Wikimedia Commons

For noen forskere løser simuleringshypotesen Fermi-paradokset: Hvis det er 300 millioner beboelige planeter bare i Melkeveien, hvorfor har vi aldri blitt kontaktet av romvesener? Fordi vi er forsøksdyr i et dataspill.

4. Tankens kraft manipulerer dataspill

Hovedpersonen Neo stopper kuler og bøyer skjeer med tankens kraft. I virkelighetens verden ville Neo hatt et hjerne-maskin-grensesnitt, som allerede finnes i flere modeller.

Når en tanke suser gjennom hodet, sender ioner – atomer med positiv ladning – på overflaten til hjernecellene signalet videre ved å avgi elektroner. Med såkalt elektroencefalografi eller EEG fanger en brikke opp elektronene og oversetter dem til den handlingen hjernesignalet skulle utløse i kroppen.

Makakaper har for eksempel lært å spille dataspillet Pong med den innopererte hjernebrikken The Link.

VIDEO: Se apen Pager styre en datamaskin med tankens kraft

Apene lærte først å kontrollere en joystick og ble belønnet med banansmoothie hver gang de flyttet markøren til et lysende felt. The Link registrerte hjerneaktiviteten, og med tiden overtok hjernebrikken joystickens rolle.

Firmaet Neuralink vil bruke brikken til å gi mennesker nye ferdigheter øyeblikkelig – akkurat som hos Neo i The Matrix – ved å generere kunstige hjernesignaler.

VR-headset med indbygget EEG

Firmaet Wearable Sensing produserer et VR-hodesett som lar brukeren velge en gjenstand i et dataspill ved hjelp av målinger av hjernens elektriske aktivitet.

© Wearable Sensing

Framtidens simuleringer sluker virkeligheten

Allerede nå gir moderne virtuell virkelighet-briller en nesten fotorealistisk opplevelse, men uten å overbevise hjernen helt. Teknologiens neste utviklingstrinn kalles for eksempel simulert virkelighet eller full dive VR, og her vil ikke hjernen kunne skille mellom virkelighet og simulering. Mens datakraften økes og grafikken blir bedre, gjennomfører Facebook og HTC allerede forsøk med VR-spill styrt med hjernens nervesignaler.

Nå: Utvidet virkelighet

Utvidet virkelighet-teknologi legger et digitalt 3D-lag over virkeligheten som brukeren kan betjene på ulike måter, ofte gjennom en smarttelefon eller briller. Forskjellen mellom virkelighet og digital gjenstand er synlig.

Nå: Virtuell virkelighet (VR)

Dagens ledende VR-briller gjengir en detaljrik versjon av virkeligheten, mens heldrakter og spesielle løpeplattformer ytterligere stimulerer bevegelses- og sanseapparatet. Kroppen sanser samtidig også virkeligheten, og illusjonen er ikke komplett.

Framtiden: Simulert virkelighet

Neste utviklingstrinn er simulert virkelighet, der det grafiske inntrykket er umulig å skille fra virkeligheten, mens bevegelsene blir skapt i spillet ved målinger av hjernesignaler. Samtidig sender elektroder på hodet signaler tilbake som stimulerer kroppens sanseapparat.

5. Lam blir dyrket i pose

Vidstrakte åkrer av kapsler med menneskefostre dekker den golde jorden i The Matrix. I virkeligheten vår finnes all den teknologien som trengs for å dyrke et menneske fra unnfangelse til fødsel.

Lam i kunstig livmoder

Et lam født om lag sju uker for tidlig – noe som svarer til i uke 22–24 for mennesker – ble i 2017 videreutviklet i 28 dager i en kunstig livmor.

© Partridge et.al.

Med stamceller nedsenket i en blanding av hjelpestoffer kan en håndfull laboratorier i verden lage alle deler av et menneske, som deretter utvikler seg nøyaktig som i naturen. Av etiske årsaker kan ikke det kunstige fosteret utvikle seg lenger enn til om lag 22 dager.

Et naturlig foster kan bare utforskes i laboratoriet fram til det er 14 dager gammelt. Kunstige fostre gjør det mulig for forskerne å følge utviklingen fram til dag 21. I framtiden regner forskerne med å kunne dyrke fostre med hjerter som slår.

© Shutterstock

1. dag i laboratoriet = 1. uke i virkeligheten

Koloni av stamceller legges i kjemikaliebad
Forskere dyrker opp en cellekoloni av om lag 400 fosterstamceller som blir lagt enkeltvis i en væskefylt fordypning. Væsken inneholder en blanding av stoffer som blant annet får stamcellene til å dele seg raskere.

© Shutterstock

2. dag i laboratoriet = 2. uke i virkeligheten

Stamceller klumper seg sammen
Signalstoffer i væsken starter en prosess der stamcellene samler seg i en kuleformet cellestruktur som ligner et tidlig fosterstadium som kalles blastocyst. Stadiet inntreffer i livmoren 14 dager etter befruktningen har funnet sted.

© Naomi Moris/University of Cambridge

3. dag i laboratoriet = 3. uke i virkeligheten

Celleklump avslører viktig fosterstadium
Stamcellene omorganiserer seg til en avlang klump som ligner det hittil uutforskede gastruleringsstadiet. Her deler fostret seg i tre ulike celletyper som senere blir henholdsvis nerver, muskler og organer.

© Shutterstock

Framtiden?

Nye celler blåser liv i hjernen og hjertet
Om fem–ti år regner forskerne med å kunne legge til celler som etterligner morkakens funksjon og får organer som hjerne og hjerte til å vokse. Lykkes det, vil de kunstige menneskefostrene leve lenge nok til at man kan registrere hjerteslag.

For andre arter er ikke reglene like strenge. For eksempel har forskere utviklet musefostre halvveis gjennom drektigheten, og utviklingen kunne ha fortsatt hvis de hadde vært forbundet med en kunstig morkake som leverte næring og oksygen.

En type kunstig livmor har blitt utviklet for å gi næring til for tidlig fødte lam til de er store nok til å bli født. Forskernes håp er at teknologien skal hjelpe ekstremt for tidlig fødte barn i de ukene der lungene og hjertet ferdigutvikles.

Foster lever videre i kunstig livmoder
© thetimes.co.uk

Menneskefoster kan vokse i plastlivmor

En kunstig livmor har hjulpet for tidlig fødte lammefostre over de avgjørende ukene der lungene og hjernen utvikler seg og de er særlig sårbare for luftbårne sykdommer. Forskerne håper å kunne teste teknologien på mennesker født i 22.–24. uke, der opptil 90 prosent av de ekstremt for tidlig fødte barna dør.

Væske etterligner fostervann

Livmoren består av en plastpose fylt av en fostervannslignende væske som inneholder elektrolytter. Posen blir gjennomstrømmet av ny væske hele tiden, og en varmeplate holder temperaturen på 37 grader.

Slanger sikrer oksygen

Navlestrengen er koblet til et nettverk av slanger som fra hjertet sender blodet til en maskin som sørger for oksygen – akkurat som en morkake. Sirkulasjonen foregår helt uten pumper som kan skade kroppens kretsløp.

Drypp leverer næring

Når fostrets blod resirkuleres, tilfører et drypp de nødvendige næringsstoffene som karbohydrater, aminosyrer og fettstoffer, i tillegg til insulin som øker fostrets vekst. Medisin kan også doseres etter behov.