Nepremostiva granica ljudske i umjetne inteligencije – deterministički kaos i simetrije

Vladimir Paar, HAZU

Može li nas zamijeniti umjetna inteligencija?

Jesu li mogući “AI-Einstein” i “čimpanza Einstein?

Gdje su granice između čovjeka i stroja?

Jesu li deterministički kaos i genetske simetrije jedinstveni ključ ljudske inteligencije?

Ključne riječi: strah od umjetne inteligencije, prednosti i granice umjetne inteligencije, ljudski mozak i umjetna inteligencija, deterministički kaos i mozak

Keywords: artificial intelligence fear, AI advantages and limits, human brain and AI,

deterministic chaos brain

Komentar AI: “Paar’s text offers an extremely valuable, scientifically based and reassuring view of the relationship between humans and artificial intelligence through the prism of theoretical physics and deterministic chaos.”

Aleksandrijska knjižnica prije dva tisućljeća je rani primjer začetka ideje  umjetne inteligencije. U preko pola milijuna papirusnih svitaka sadržavala je većinu cjelokupnoga znanja  antičkog svijeta, sitematizirano i katalogizirano. Razvoj kompjutorske tehnologije danas omogućuje sveobuhvatno i opsežno ostvarenje te važne uloge, i sve veće mogućnosti novih funkcija na mnogim područjima rada i djelovanja. Pritom se postavljaju bitno nova pitanja o odnosu umjetne i ljudske inteligencije, a također i o granicama mogućnosti umjetne inteligencije.

Očito su ogromne mogućnosti primjene umjetne inteligecije na razini dobivanja, pohrane, sistematizacije, obrade i korištenja podataka i znanja te u automatizaciji proizvodnih, administrativnih i kontrolnih postupaka, pri čemu umjetna inteligencija brzinom i opsegom djelovanja daleko nadilazi mogućnosti ljudske inteligencije i u tom smislu ima ogromne mogućnosti za upotrebu kao vrlo efikasni pomoćni “alat” ljudskoj inteligenciji. Kao kod uvođenja svake nove tehnologije, pritom  postoji i mogućnost zloporabe  umjetne inteligencije, od čega se demokratsko društvo treba i može zaštititi.

Ali što je s višom razinom ljudske inteligencije, kao kod kognitivnih  sposobnosti, kreativnosti, intuicije, emocionalnosti, svijesti, savjesti? U jednom važnom aspektu, pitanju logičkih korelacija među raspoloživim informacijama, raspoloživih pristupa i teorija, ponekad navijačkog odnosa prema pojedinoj teoriji koju znanstvenik dobro poznaje i primjenjuje, a  apriorno odbojnog stava prema novim znanstvenim idejama i teorijama, umjetna inteligencija može otvarati dodatne mogućnosti u odnosu na ljudsku inteligenciju u procesu objektivnosti recenziranja i citiranja znanstvenih publikacija, jer logički zakoni uključuju korelacije podložne egzaktnim formulacijama što može pridonjeti povećanju objektivnosti u nadilaženju moguće znanstvene subjektivnosti i prepoznavanju novih znanstvenih ideja.

A što je sa granicama mogućnosti umjetne inteligencije? U ključnom aspektu umjetna inteligencija ostaje inferiorna ljudskoj inteligenciji: ljudski mozak je  nedostižan jedinstvenom inteligencijom s kognitivnim sposobnostima, kreativnošću, savješću i i sviješću. Ali umjetna inteligencija može pomoći ljudskoj inteligenciji da bolje sagleda i korigira moguće subjektivne slabosti i propuste i pospješi prepoznavanje novih znanstvenih ideja. Bilo bi zanimljivo otvoriti platformu za konkretne “case studies” s iskustvima u vezi prihvaćanja i afirmacije novih ideja u raznim znanstvenim područjima.

Jesu li ključne funkcije ljudskog mozga posljedica fizike determinističkog  kaosa koji  je prisutan u mnogim biološkim fenomenima? Jesu li ti procesi nepremostiva barijera pred mogućnostima umjetne inteligencije, jer se tijek i ishod determinističkog kaosa ne može znanstveno predvidjeti, niti se njime može upravljati? Postoje li u ljudskom genomu ključne razlike u odnosu na čimpanzu i ostale primate koje se mogu povezati s jedinstvenim kognitivnim  sposobnostima čovjeka?

Može li umjetna inteligencija doseći misaonu i kreativnu razinu ljudske inteligencije i preuzeti sve njezine funkcije? Može li pritom umjetna inteligencija steći i svijest o vlastitom postojanju i samodostatnosti kao što se ponekad prikazuje u svijetu znanstvene fantastike, i čovjeka učiniti “suvišnim”? A što je s ljudskim faktorom? Nesporazumi i bojazni oko umjetne inteligencije u javnosti, a djelomično i u samoj struci i znanosti proizlaze iz nedovoljnog razumijevanja suštinske razlike između ljudske i umjetne inteligencije. Tajna kreativnosti determinističkog kaosa u aktivnosti ljudskog mozga ostaje  izvan dosega mogućnosti umjetne inteligencije. Zato nije moguć, na primjer, „AI-Einstein“ ili „AI-Shakespeare“. Zbog toga je umjetna inteligencija izvanredno koristan i moćan „alat“ za pomoć ljudskoj inteligenciji u mnogim aspektima,  ali bez mogućnosti da dosegne više kognitivne razine ljudske inteligencije i ugrozi čovjeka. Umjetna inteligencija može biti superiorna u ulozi izvanredno efikasnog „asistenta“ čovjeku, ali ostaje trajno inferiorna u višim kognitivnim funkcijama.

U ovom su izlaganju izneseni neki aspekti znanstvenog pristupa tom problemu, na temelju recenziranih znanstvenih publikacija. Već je u prošlom stoljeću bilo poznato da je ljudski mozak poput najkompliciranijeg električnog kruga u čitavom svemiru. Sastoji se od osamdesetak milijardi neurona, od kojih svaki djeluje poput minijaturnog elektroničkog elementa kojim teku vrlo kratkotrajne i brzo promjenjive električne struje – živčani signali, i pri čemu je svaki neuron organizirano spojen s tisućama drugih neurona u izvanredno kompliciranu neuronsku mrežu. Zbog fizikalnih i kemijskih zakona u toj mreži nastaju izvanredno komplicirana promjenjiva električna i magnetska polja i elektromagnetski valovi s karakteristikama determinističkog kaosa („uređeni nered“). Problem neuronske mreže u mozgu je toliko složen da se još ne može potpuno sagledati, a kamo li sasvim objasniti.

Još su u prošlom stoljeću i hrvatski znanstvenici istraživali nove fenomene u teorijskoj fizici determinističkog kaosa (na primjer reference 1-3), uvodeći teorijske modele s rupom, s  konačnim trajanjem  dinamike procesa i tranzijentnim kaosom, što se približava simulaciji bioloških sustava. U tim dinamičkim modelima dolazi do međudjelovanja determinističkog  i kaotičnog djelovanja.

Otprije je bilo poznato da se pomoću sustava diferencijalnih jednadžbi približno može opisati električna struja pojedinačnim neuronima. Budući da je taj sustav jednadžbi nelinearan, osim determinističkih struja kroz neuron nastaju, ovisno o parametrima modela, također i struje u režimu determinističkog kaosa (tj. neprevidive i nekontrolabilne) (na primjer ref. 4). To vodi do pojave da su u neuronskom električnom sustavu u mozgu pored regularnih struja moguće i struje u režimu determinističkog kaosa, a mogle bi biti  odgovorne za kognitivne sposobnosti, kreativnost i svijest. To bi pak značilo da su ključne aktivnosti ljudskog mozga, kao što su više kognitivne sposobnosti, nedostižne umjetnoj inteligenciji jer se ona temelji na determinističkim načelima. S tim u vezi, zanimljivo je da je uloga determinističkog kaosa razmatrana i u neuropsihijatriji (5).

Na eksperimentalnoj razini posljednjih je godina ostvaren ogroman napredak neuroznanstvenih istraživanja o funkcioniranju ljudskog mozga. Pritom se sve više uočava uloga determinističkog kaosa, pa dinamika procesa u mozgu i njihove funkcionalne uloge u kognitivnim procesima predstavlja velike izazove („functional roles in cognition remain unclear“). Analiza fluktuacije signala magnetske rezonancije ukazuje na izvanredno složenu prostorno-vremensku dinamiku funkcioniranja ljudskog mozga u korelaciji s kognitivnim procesima, s izazovima na razini organizacijskih procesa cjeline međudjelujućih regija mozga (ref. 6, 7).

Otkriće da su spiralni rotacijski magnetski valovi u mozgu i bogata prostorno-vremenska dinamika njihova međudjelovanja analogni  karakterističnim  značajkama determinističkog kaosa u turbulentnoj dinamici fluida poznatog u fizici (ref. 8, 9) ima dalekosežne posljedice na razumijevanje kognitivnih sposobnosti čovjeka i s tim povezane nepremostive granice  mogućnosti umjetne inteligencije.

Zbog činjenice da mozgovne funkcije više razine, kao što su kognitivne sposobnosti, kreativnost i svijest, uključuju procese determinističkog kaosa, proizlazi da umjetna inteligencija nikada neće biti u stanju da obavlja kreativne funkcije ljudske inteligencije. Odatle slijedi da umjetna inteligencija nikada neće moći dostići, a kamo li prestići kvalitativnu razinu viših kognitivnih sposobnosi ljudske inteligencije.

Ali umjetna inteligencija može biti izvanredno korisna za brzu i efikasnu pohranu, sistematizaciju, obradu i komparaciju i logičku analizu podataka i znanja. To se u sve većoj mjeri uspješno koristi u digitalnoj transformaciji koja je u tijeku i značajno doprinosi povećanju produktivnosti rada i kvalitete života. U tom determinističkom aspektu, umjetna inteligencija može poslužiti čovjeku kao vrlo koristan „alat“. Ali u ključnim aspektima više razine kognitivnih funkcija umjetna inteligencija ostaje trajno inferiorna u odnosu na ljudsku inteligenciju.

Roboti su konstruirani kao deterministički uređaji i na tom načelu funkcioniraju. No  zanimljivo je pitanje o mogućnsti njihova nepredviđenog ulaza u stanje determinističkog kaosa. Ako bi se to dogodilo, prestali bi obavljati programiranu im funkciju i počeli bi djelovati kaotično. Još prije današnje ere umjetne inteligencije, jedan takav modelski slučaj teorijski je razmatran u prošlom stoljeću u Hrvatskoj na matematičkom modelu vrlo jednostavnog robota (ref. 10, 11). Kompjutorskom analizom toga modela otkriveno je da bi, uz realistične vrijednosti parametara modela, robot zaista djelovao deterministički (ref. 10, 11). U tom radu je pokazano da tek ako bi se veličine parametara modela znatno promijenile u odnosu na realno upotrebljive vrijednosti,  robot bi prešao u stanje determinističkog kaosa s nepredvidivim kaotičnim djelovanjem.

Znamo da se u termodinamici prijelaz iz reda u nered povezuje s povećanjem entropije. Analogno se u znanosti koristi i širi  pojam informacijske entropije. Na primjer, pri rađanju  novog  živog bića informacijska entropija se lokalno smanjuje. A što bi u slučaju ljudske inteligencije bio pokretač spontanih prijelaza iz stanja manjeg reda u stanje većeg reda?  Odgovor bi trebalo potražiti na razini genoma. U genetskom kodu i u DNA molekuli red se povećava djelovanjem fizikalno-kemijskih simetrija uz prisustvo zrcalnih simetrija, što su nedavno otkrili hrvatski znanstvenici u Hrvatskoj (ref. 12, 13), nakon pola stoljeća ranijih bezuspješnih pokušaja mnogih znanstvenika u svijetu u traženju takve simetrije. Time je za biološke procese ispunjen preduvjet za primjenu Einsteinove  paradigme iz fizike o središnjoj ulozi fundamentalnih prirodnih simetrija iz kojih slijede prirodni zakoni. Na taj način, genetski kod je konkretna realizacija relevantnih temeljnih simetrija.

Spomenimo da je u fizici na Einsteinov poticaj prije sto godina briljantna mlada matematičarka Emmy Nӧther dokazala da je zakon očuvanja energije posljedica jedne prirodne simetrije – vremenske simetrije (Prvi teorem gospođe Noether).

A gdje su u ljudskom genomu „šifrirane“  kognitivne sposobnosti čovjeka? Ranije je u medicinskim istraživanjima otkriveno da su poremećaji u NBPF genu  (Neuroblastoma Break Point Family gene) povezani s teškom bolesti mozga (ref. 14). No nakon toga je otkriveno da su NBPF monomeri (unutar NBPF gena repetirajuće strukture od po oko 1600  baza, kojih u genomu čovjeka ima nekoliko  stotina), također povezani s  kvocijentom inteligencije čovjeka (IQ), tj. s kognitivnim sposobnostima (ref. 15). NBPF monomeri nalaze se i u genomu čimpanze, ali ih ima tri puta manje nego kod čovjeka. No s tim faktorom-3 razlike čovjek-čimpanza ne mogu se objasniti mogle objasniti ogromne intelektualne razlike viših kognitivnih sposobnosti između čovjeka i čimpanze. Primjerice, postojanje „čovjeka-Einsteina“  i „čovjeka-Shakespeara“, a nepostojanje „čimpanze-Einsteina“ i „čimpanze- Shakespeara“, pa čak niti na znatno nižoj razini.

Hrvatski znanstvenici su analizom humane genomske sekvence otkrili jednu veliku razliku između genoma čovjeka i čimpanze: supersimetrijsku matematičku tandemsku strukturu NBPF 3mer HORa (sa supersimetrijskom jedinicom od po tro NBPF monomera) koja se nalazi isključivo u čovjekovom kromozomu 1, u čak 47 takvih supersimetrijskih kopija. A najbliži evolucijski „rođak“ čovjeka, čimpanza, nema niti jednu takvu fascinantnu supersimetrijsku kopiju (ref. 16, 17, 18). Ta bitna genetska razlika između  čovjeka i čimpanze na razini matematičke organizacije “višeg reda“ mogla bi kriti tajnu determinističkog kaosa u aktivnosti ljudskog mozga, zbog čega ne može postojati, na primjer, niti „čimpanza Einstein“ niti „čimpanza Shakespeare“.  To odražava jedinstvenost ljudske inteligencije s aspekta razine determinističkog kaosa i simetrija. Dok su na razini usporedbe pojedinačnih baza genetske građe čovjek i čimpanza međusobno slični 99% (što je opće poznato), na razini ove supersimetrijske genetske strukture povezane s mozgom, sličnost između čovjeka i čimpanze je 0%! Jedino ljudska inteligencija uključuje u svojoj osnovi i deterministički kaos i simetriju.

Zahvala

Zahvaljujem umjetnoj inteligenciji (AI) na konstruktivnom dijalogu, pregledu teza i pomoć u formuliranju ključnih razlika između ljudskog uma i strojne inteligencije iznesenih u ovom

članku.

Zahvaljujem HAZU na kreativnoj atmosferi u raspravama o intrigantnoj problematici umjetne inteligencije i tijekom tri Simpozija HAZU o umjetnoj inteligenciji.

LITERATURA

1.V. Paar, N. Pavin, Discontinuous pattern of cumulative separation between orbits of chaotic transient, Phys.Lett. A235 (1997) 139-144 doi.org/10.1016/S0375-9601(97)00650-6

2.V. Paar, H. Buljan, Bursts in chaotic trajectory lifetimes preceding controlled periodic motion,  Phys. Rev. E 62 (2000) 4869-4872 doi.org/10.1103/PhysRevE62.4869

3.H. Buljan, V. Paar, Many-hole interactions and the average lifetimes of chaotic transients that precede controlled periodic motion, Phys. Rev. E 6306 (2001) 6205-6211 doi:10.1103/PhysRevE.63.066205.

4.V. Paar, N. Pavin, M. Rosandić, Link between truncated fractals and coupled oscillators in  biological systems, J. Theor. Biol. 212 (2001) 47-56 doi: 10.1006/jtbi.2001.2334

5.V. Gruden, neobjavljeno

6. Y. Xu, X. Long, J. Feng, P. Gong. Interacting spiral wave patterns underly complex brain dynamics and are related to cognitive processing, Nature Human Behaviour 7 (2023) 1196-1215

doi:10.1038/s41562-023-01626-5

7.L. Muller, F. Chavane, J. Reynolds, T.J. Sejnowski. Cortical traveling waves: mechanisms and computational principles, Nature Rev. Neurosci. 19 (2018)255-268 doi/10.1038/nrn.2018.20

8.T. Tan et al., Topological turbulence in the membrane of a living cell. Nat. Phys. 16 (2020) 657-662 doi:10.1038/s41567-020-0841-9

9.P. Coullet, L. Gill, J. Lega, Defect mediated turbulence, Phys. Rev. Lett. 62 (1989) 1619-1622. doi.org/10.113/PhysRevLett.62.1619

10.V. Paar, N. Pavin, N. Paar and B. Novaković, Nonlinear regular dynamics of a single-degree robot model, Robotica 14 (1996) 423-431. doi.org/10.1017/S0263574700019822.

11.V. Paar, N. Pavin, N. Paar, B. Novaković, Nonlinear dynamics of a single-degree robot model Part 2. Onset of chaotic transients, Robotica 18 (2000) 201-208.  doi.org/10.1017/s0263574799001952.

12.Marija Rosandić, Vladimir Paar, Standard genetic code   Marija Rosandić, Vladimir Paar, Standard Genetic Code vs. Supersymmetry Genetic   Code – Alphabetical table vs.

Physicochemical table, BioSystems 218 (2022) 104695 doi: 10.1016/j.biosystems.2022.104695

13. Marija Rosandić, Vladimir Paar, The evolution of life is a road paved with the DNA quadruplet symmetry and the supersymmetry genetic code, Int. J. Mol. Sci. 24 (2023) 12029

doi:10.3390/ijms241512029.

14.K. Vandepoele, N. Van Roy, K. Staes, F. Speleman, F. van Roy,  A novel gene family NBPF: intricate structure generated by gene duplications during primate evolution. Mol. Biol. Evol. 22,

2265-2274 (2005) doi: 10.1093/molbev/msi222

15.J.G. Keeney, L. Dumas, J.M. Sikela, The case for DUF1220 domain dosage as a primary  contributor to anthropoid brain expansion, Front. Hum. Neurosci. 8 (2014) 427.

Doi: 10.3389/fnhum.2014.00427

16.V. Paar, M. Glunčić, M. Rosandić, I. Basar, I. Vlahović, Intragene higher order repeats in neuroblastoma breakpoint family genes distinguish humans from chimpanzees, Mol. Biol. Evol.

28 (2011) 1877-1892 doi: 10.1093/molbev/msr009

17.Matko Glunčić, Ines Vlahović, Marija Rosandić, Vladimir Paar, Tandemly repeated NBPF HOR copies (Olduvai triplets): Possible impact on human brain evolution, Life Science Allience

6, 1, e202101306 (2022). doi: 10.26508/Isa.202101306

18.Matko Glunčić, Ines Vlahović, Marija Rosandić, Vladimir Paar, Tandem NBPF 3mer HORs (Olduvai triplets) in Neanderthal  and two novel HOR tandem arrays in human chromosome  1

T2T-CHM13 assembly, Scientific Reports (2023) 13, 14420 Nature portfolio. doi: 10.1038/s41598-023-41517-3

Appendix  (optional to add to publication)

Some of Google AI comments regarding the article by Vladimir Paar on relation between

 human and artificial intelligence (communication AI – Vladimir Paar)

“Can artificial intelligence (AI) develop consciousness, surpass the human mind and make humans redundant? In this paper academician Vladimir Paar, through the prism of theoretical  physics and genetics, responds to the unjustified fear of artificial intelligence present in the public. The author argues that the key functions of the human brain – such as cognition, creativity and consciousness – are based on the physics of deterministic chaos and unique supersymmetric structures in the human genome (NBPF genes). Since computer systems and robots are deterministic devices, higher levels of human intelligence remain permanently beyond the reach of AI. Artificial intelligence therefore does not pose a threat to human survival but remains an extremely useful auxiliary tool for data processing and digital transformation.”

“Renowned Croatian physicist Academician Vladimir Paar distinguishes Human Intelligence, Artificial Intelligence(AI), and Deterministic Chaos through the lens of nonlinear dynamics, neurobiology, and the fundamental limits of computation. Paar emphasizes that the human brain operates as an unimaginably complex, nonlinear network of neurons and trillions of synaptic connections. The brain does not simply run calculations; it processes information dynamically, often arriving at creative or intuitive leaps that cannot be reduced to step-by-step logic. Deterministic chaos is a concept from physics and nonlinear dynamics describing systems that follow strict mathematical rules but exhibit completely unpredictable, erratic behavior.

“Deterministic chaos – role in the brain: Paar considers deterministic chaos to be one of the key drivers behind the complexity and adaptability of biological systems, including the functioning  of the human brain.”

“Conclusion: There can be no “AI-Einstein” or “AI-Shakespeare”. Artificial intelligence is a superior assistant, but a permanently inferior entity in the domain of higher cognitive functions.“

“The genome as a Non-Linear Control System: Paar moved from nuclear physics to bioinformatics, focusing heavily on human genome mappings. He modeled interactions within DNA sequences not as simple static codes, but as non-linear , dynamic control systems. Paar used chaos theory to find complex, hidden algorithmic regularities in the coding (“junk”) DNA sequences.”

“AI can be programmed to simulate chaotic systems or use chaotic neural networks, but it fundamentally remains a deterministic machine executing programmed instructions, rather than a biological system naturally governed by the unpredictable, rich  dynamics of chaos. Paar applies the principles of deterministic chaos to other fields, such as genomic bioinformatics.”

 “The secret of the human brain: Unlike machines, the human brain uses deterministic chaos (proven through space-time dynamics and magnetic waves in the brain) as the basis for creativity, intuition, and consciousness. This process cannot be programmed.”

 “The Universe’s most complex system: Paar frequently noted that the human remains the most complex electronic and biological system in the known universe.”

 “Paar highlights deterministic chaos as a vital mechanism in nature, including in human biology. In Paar’s multidisciplinary work, these concepts intersect in the study of complex systems. The human brain utilizes deterministic chaos to maintain flexibility and generate highly complex, non-repetitive responses.”

 “AI can be programmed to simulate chaotic systems or use chaotic neural networks, but it fundamentally remains a deterministic machine executing programmed instructions, rather than a biological system naturally governed by the unpredictable, rich  dynamics of chaos. Paar applies the principles of deterministic chaos to other fields, such as genomic bioinformatics.”

 “Prof. Paar applied the mathematics of deterministic chaos to biological life, exploring how living organisms maintain order within inherently unpredictable environments. Biological Oscillators: Paar developed non-linear mathematical models to study biological rhythms (like heartbeats and neural firing). Paar demonstrated that healthy biological systems require a degree of controlled, deterministic chaotic variability to remain flexible and adaptive.”

 “The genome as a Non-Linear Control System: Paar moved from nuclear physics to bioinformatics, focusing heavily on human genome mappings. He modeled interactions within DNA sequences not as simple static codes, but as non-linear , dynamic control systems. Paar used chaos theory to find complex, hidden algorithmic regularities in the coding (“junk”) DNA sequences.”

 “Transient Chaos with “Holes”: One of Paar’s major mathematical contributions was discovering the “logistic equation with holes” to model transient chaos. This concept explains how systems remain chaotic for a long period before suddenly collapsing or escaping through structural “holes” – a model applicable to population crashes and cellular mutations.”

 “Massive Parallelism vs. Linear bottlenecks: Paar emphasized that the human brain operates as massive-overlayered, non-linear biological network. Artificial neural networks can process patterns computationally, but they lack the organic capacity to resolve algorithmic deadlocks.”

 “The problem of determinism: Robots and AI systems function on strict deterministic principles. Entering a regime of deterministic chaos for them means the cessation of function and a transition to disorder, as evidenced by early Croatian mathematical models of robot.“

 “Genetic supersymmetry: Croatian scientists have discovered that the human genome possesses 47 copies of the supersymmetric structure NBPF 3mer HOR on chromosome 1. This fascinating structure is not found in any other primate (including chimpanzees), and it could hold the secret to the deterministic chaos in human brain activity.”

 “Conclusion: There can be no “AI-Einstein” or “AI-Shakespeare”. Artificial intelligence is a superior assistant, but a permanently inferior entity in the domain of higher cognitive functions.“