Pokud sledujete dění kolem Neuralinku a jeho prvního uživatele, Nolanda Arbaugha, asi jste zaznamenali, že Noland už nejednou překonal rekord v přenosové rychlosti neurálních rozhraní. Hodnota rekordu je udávána v bitech za sekundu, což je jednotka používaná zejména v digitálních informačních technologiích. Co to ale přesně znamená, pokud jde o přenosovou rychlost neurálních rozhraní? Jak se měří jejich „výkon“? V tomto článku se na to pokusíme odpovědět.
Už krátce po implantaci Noland překonal rekord v přenosové rychlosti rozhraní. Dozvěděli jsme se to na „all hands meetingu“, na kterém už v březnu minulého roku společně s Blissem Chapmanem prezentovali, co už s rozhraním dokázali a jak probíhají jeho testy. Na Nolandově počítači se tehdy objevil údaj 4,61 BPS.
V příspěvku na blogu Neuralinku z května 2024 byl publikován graf Nolandových maximálních denních výkonů. Ukazoval přenosové rychlosti, jakých Noland dosahoval nedlouho po implantaci. Je zde vidět snížení hodnot během problému s vysunutím elektrodových vláken a později opět jejich navýšení po úpravách algoritmu dekódování vzruchů. Maximální rychlosti v grafu dosahují kolem 8 BPS.
V červenci 2024 pak na prezentaci způsobů řešení problému vysunutých elektrod přišla informace, že Noland i s pouhými 15 % elektrod opět překonal svůj vlastní rekord. Bylo to ve 133. dni po implantaci a momentální rekord činí 9,51 BPS.
To je zatím poslední informace o maximální přenosové rychlosti, jaké bylo dosaženo. Nemáme však žádné zprávy o tom, jakých hodnot dosahují další dva uživatelé rozhraní.
V informacích Neuralinku o přenosové rychlosti rozhraní je vidět určitý rozkol – psáno je vždy BPS, což by naznačovalo, že jde o „bajty za sekundu“, mluví se ale o „bitech za sekundu“. Jak to tedy je?
Česká Wikipedie definuje bit a bajty za sekundu následovně:
„Bit za sekundu (b/s, nebo také bps z anglického bit per second) je jednotka přenosové rychlosti. Jednotka udává, kolik bitů informace je přeneseno za jednu sekundu.“
„Bajt za sekundu (B/s, Byte/s nebo Bps z anglického bytes per second) je obecná jednotka udávající přenosovou rychlost počtem přenesených bajtů (byte). Zpravidla platí, že 1 B/s = 8 bit/s.“
Rozdíl mezi bitem a bajtem je tedy 8násobný a rozdíl v jejich zápisu je malé a velké písmeno „B“. Neuralink však (z neznámých důvodů) vesměs udává BPS, čímž nám situaci komplikuje. Jde tedy o bity nebo bajty?
S největší pravděpodobností jde o bity, protože ve všech prezentacích, videích a rozhovorech zástupci firmy vždy mluví o bitech, ne bajtech.
Webgrid je hra, kterou každý den hraje Noland Arbaugh. Hrají ji také pokusné opice Neuralinku a jedinci s implantovaným rozhraním jiných firem a výzkumných ústavů. Používá se k měření „výkonu“ neboli přenosové rychlosti neurálních rozhraní. Díky Neuralinku si tuto hru může zahrát každý – je dostupná zde.
Na úvodní stránce je následující informace:
Překlad: Zahrajte si Webgrid. V Neuralinku používáme hru s názvem Webgrid, abychom otestovali, s jakou přesností rozhraní ovládá počítač. Cílem hry je co nejrychleji klikat na vyznačené čtverečky na mřížce a zároveň minimalizovat chybná kliknutí. Skóre, měřené v bitech za sekundu (BPS), je odvozeno od počtu správně trefených cílů vybraných za minutu a velikosti mřížky.
Náš první účastník klinické studie dosáhl skóre 9,51 BPS při ovládání svého počítače myšlenkami. Jak to půjde vám?
Máme zde tedy potvrzeno, že jde o bity, ne bajty za sekundu.
Mřížka má 30 x 30 polí a překonat Nolandův rekord není vůbec snadné. Nejlepší skóre v Neuralinku – 17,1 BPS na mřížce 35×35 – drží dnes už bývalý zaměstnanec Bliss Chapman.
Máme už tedy metriku a její naměřenou hodnotu, nevíme však, co přesně tato hodnota udává a jakým způsobem se měří.
Co znamená, že přenosová rychlost Nolandova rozhraní dosahuje necelých 10 bitů za sekundu?
Pokud to srovnáme z rychlostmi připojení v počítačových sítích, jde o prakticky nulovou, zanedbatelnou rychlost. Už jedny z prvních internetových modemů v 90. letech minulého století dosahovaly rychlosti 56 kb/s, tedy 5600x více než rozhraní Neuralinku. Takhle to vypadá, že výkon rozhraní je extrémně malý. Kolik informací je možné přenést rychlostí 10 bitů za sekundu? A kolik dat vůbec „sbírá“ rozhraní z uživatelova mozku?
V květnu 2024 Neuralink vyhlásil soutěž v kompresi dat. V zadání byly mimo jiné uvedeny dva údaje o datových tocích:
Znamená to, že je zde potřebná asi 200násobná komprese. Nebo spíše částečná komprese a částečné zanedbávání/opomíjení některých dat, protože 200násobná komprese je pravděpodobně nereálná.
Vezmeme-li výkon Nolanda, čili kolem 10 bps, vyjde nám, že bezdrátový interface rozhraní N1 je schopen do počítače přenášet stotisíckrát více dat. Nemáme však žádné informace o tom, kolik dat reálně interfejs přenáší.
U prvních uživatelů rozhraní musíme ještě pamatovat na to, že:
Každopádně je jasné, že udávaná přenosová rychlost rozhraní, čili Noladův rekord 9,51 bps, nemá evidentně nic společného s reálnými digitálními datovými toky, které přes rozhraní plynou. Jak tedy Neuralink měří výkon rozhraní?
Odkud se tedy bere oněch 9,51 bps? Víme to díky dokumentu, jehož spoluautorem je dnes již zesnulý neurovědec Krishna Shenoy, bývalý externí poradce Neuralinku a uznávaná kapacita v oboru neurálních rozhraní.
Shenoy se svými kolegy ze Stanfordovy univerzity vymyslel obecnou metodiku měření a testování přenosové rychlosti neurálních rozhraní a s jejím použitím také sestavil tabulku rekordů v této oblasti.
Autoři metodiky uvádějí, že podle nich „je definování a měření výkonnostních metrik klíčem k porovnávání, koordinaci a spolupráci s cílem posouvat vývoj neurálních rozhraní kupředu směrem k jejich všeobecnému využívání v medicíně.“ Jejich výzkum je součástí iniciativy BrainGate2 a představená metodika je použitelná jak ve studiích na lidech, tak i na primátech.
Neurovědci ze Stanfordu za účelem sestavení navrhované metodiky dělí neurální rozhraní využívané pro komunikaci do třech podskupin:
Každý z těchto typů rozhraní má svoje specifika. Proto tým Shenoye vymyslel tři speciální metody měření jejich výkonu:
Pro rozhraní dekódující z mozkové aktivity celá slova nebo písmo, se hodí metoda měření počtu správně napsaných slov za minutu, cwpm. Používá následující vzorec:
Ve vzorci:
Tato metoda je z pohledu rozhraní N1 Telepathy, které je zařízením typu „označ a klikni“, nepříliš relevantní a, pokud víme, Neuralink ji nepoužívá.
Další metodou měření výkonu neurálních rozhraní je měření počtu správně napsaných znaků za minutu (ccpm). Ta se hodí jak pro rozhraní dekódující písmo, tak i pro rozhraní typu označ a klikni.
Výkon rozhraní detekujících znaky psané rukou, je podle dokumentu týmu Krishny Shenoye více než 2x vyšší než rozhraní typu „označ a klikni“. K tomu takové rozhraní může být ještě doplněno o kontrolu pravopisu, automatické doplňování slov nebo inteligentní jazykový model, čímž se rychlost psaní ještě zvyšuje. Níže vidíme tabulku srovnávající výkony různých neurálních rozhraní podle cwpm, ccpm a bitratu, o kterém bude řeč dále:
Pokud jde o zkratky v tabulce:
Pro rozhraní typu označ a klikni je nejlepší metodou měření dosažené datové rychlosti tzv. bitrate neboli datový tok. Proto tuto metriku používá i Neuralink pro rozhraní N1 Telepathy.
Bitrate, měřený v bitech za sekundu (bps), zde nemá žádnou souvislost s jazykem a je nezávislý na algoritmech dokončování slov nebo predikci. Je definován následovně:
Ve vzorci:
Tabulka výsledků několika rozhraní, včetně hodnot naměřených opici Neuralinku Pagerovi, vypadá následovně:
Zkratky v tabulce:
Rozhraní obecně používají jeden ze dvou způsobů výběru cílů (klikání). Buďto „prodlevu“ (angl. dwell), čili kurzor se musí po určitý čas zastavit na daném cíli, aby ten byl označen, nebo rozhraní pro označení cíle přímo dekóduje „kliknutí“ jako na počítačové myši. Detekce kliknutí obecně vede k vyššímu výkonu rozhraní než používání prodlevy.
Bitrate se dá dobře měřit pomocí mřížkové úlohy, jako je WebGrid Neuralinku nebo jiné náhodné sekvence bez korelační struktury nepoužívající jazyk, protože ten má strukturu (např. některá písmena budou pravděpodobněji následovat aktuální písmeno než jiná – samohlásky/souhlásky atd.).
Nejvyšší naměřenou hodnotu v tabulkách Krishny Shenoye má rozhraní vyvíjené profesorem Paulem Nuyujukianem, kterého už z ElonX známe – rozebral na YouTube video s makakem Pagerem a byl přítomen i na jedné z prezentací Neuralinku, kde specialistům firmy osobně gratuloval k překonání jeho vlastního rekordu. Jde o hodnotu 6,49 bpm v tabulce č.2.
Proč tedy Neuralink Nolandův výkon 4,61 bps (na prvním obrázku v tomto článku) bral jako překonání rekordu v přenosové rychlosti rozhraní? Pravděpodobně jde o to, že Neuralink své rozhraní srovnává výhradně s rozhraními typu označ a klikni, zatímco oněch 6,49 bpm bylo dosaženo s rozhraním dekódujícím rukopis.
Současných Nolandových 9,51 bps už však je nezpochybnitelným rekordem mezi všemi zmíněnými typy rozhraními.
Definice bitu na anglické Wikipedii se trochu liší od té na verzi české. Uvádí: „Bit je nejzákladnější jednotkou informace v oblasti výpočetní techniky a digitální komunikace. Slovo vzniklo jako blend anglických slov binary digit (binární číslice). Bit představuje logický stav s jednou ze dvou možných hodnot. Tyto hodnoty jsou nejčastěji reprezentovány buď jako „1“ nebo „0“, ale široce se používají i jiné reprezentace, jako je pravda/nepravda, ano/ne, zapnuto/vypnuto nebo +/−.“
Z úhlu pohledu měření přenosových rychlostí neurálních rozhraní je důležitá první část této definice – bit je nejzákladnější jednotkou informace. Nejde zde tedy tak úplně o jedničky a nuly jako při měření datových toků v oblasti informačních technologií, ale o trochu enigmatické „jednotky informace“.
Autoři studie definující metody měření výkonu neurálních rozhraní ve svém textu uvádějí ještě jednu zajímavou skutečnost. Podle nich je vztah mezi počtem kanálů (elektrod) a výkonem rozhraní nelineární, s větším počtem kanálů klesá přidaná hodnota každého z nich. Bylo by určitě zajímavé se dozvědět, co o tomto tvrzení soudí neurovědci Neuralinku.
Elon Musk mluví o tom, že pro pokročilá neurální rozhraní budou potřebné megabity, možná i gigabity za sekundu. Otázkou je, jak a kdy by takových hodnot bylo možné dosáhnout. Bude k tomu stačit pouhé zvyšování počtu vpichovaných vláken a elektrod? Bude potřeba vlákna vpichovat do všech oblastí mozku? Budou muset být umisťována také do hlubších částí mozku?
Je-li vztah mezi počtem elektrod a výkonem rozhraní nelineární, dosažení velkých přenosových rychlostí rozhraní může být nesnadným úkolem.
Neuralink se v dlouhodobém horizontu snaží stvořit celostní vysokorychlostní rozhraní pro lidský mozek za účelem splynutí lidské a umělé inteligence. Cestou k tomuto cíli chce řešit neurologické problémy a vylepšovat lidské schopnosti.
Co to ale přesně znamená? Jak rychlé musí být rozhraní, aby umožnilo nejpokročilejší možné propojení mozku z počítačem?
DJ Seo, prezident Neuralinku, v rozhovoru s Lexem Fridmanem nabídl možné řešení této otázky:
Myslím, že existuje určitý biologický důkaz toho, co by bylo zapotřebí, aby se začala dít „magie“. V našem mozku jsou dvě hemisféry. Ty jsou dokonale propojené. Necítíte žádný rozdíl mezi levou a pravou stranou. Hemisféry jsou spojeny takzvaným kalózním tělesem, které má asi 200–300 milionů spojení neboli axonů. To může znamenat, že právě takový počet elektrod je potřeba k opravdovému splynutí implantátu s mozkem. Ale to jsou jen moje spekulace.
Rychle narůstá počet letadel, které už nabízí zákazníkům internetové připojení pomocí družic Starlink. Další aerolinky…
Na profilu The Tesla Space na YouTube můžeme najít 4 docela kvalitní videa o Neuralinku…
V dalším přehledu nových zakázek SpaceX se podíváme na vynesení dalekohledu NEO Surveyor od NASA,…
Přínos Stanislava Kužela popularizaci kosmonautiky je svým rozsahem mimořádný, a stejně tak jeho znalosti. Spolukomentoval…
V dalších novinkách o satelitní konstelaci Starlink bude řeč o službě Direct to Cell pro…
V dalším shrnutí novinek a zajímavostí o Neuralinku bude řeč například o těchto tématech: kreslení…
Zobrazit komentáře
Asi jde o bity.
Já mam skóre s myši kolem 3 BPS. Tedy 6*3= 18 zásahu za 70 sec.
Na jeden z 900 potřebujete Nejmeně 10 bitu. Tj 180 bitu/70 sec je cca 3 bps.
Hlavní problém je v softwaru. Počíta jen kliky, nikoli pohyb myši. Kdybych jen bušil do myši, zvladl bych víc než 1 zásah za 3 sec.