В живописном швейцарском городке Веве, в стенах научной лаборатории, исследователь добавляет питательную жидкость в миниатюрные клеточные скопления, имитирующие человеческий мозг. Жидкость нужна для поддержания жизнедеятельности органоидов, пишет Тechxplore со ссылкой на агентство "Франс Пресс".
Здоровье этих мини-мозгов критически важно, ведь они функционируют как примитивные вычислительные устройства, своего рода биологические процессоры. В отличие от привычных компьютерных компонентов, в случае сбоя их невозможно просто перезагрузить.
Новая область исследований, известная как биокомпьютинг или «биологическое программное обеспечение», стремится использовать потенциал человеческого мозга, отточенный эволюцией, но все еще во многом загадочный.
Фред Джордан, сооснователь швейцарского стартапа FinalSpark, во время экскурсии по лаборатории сообщил агентству AFP о том, что убежден: процессоры на основе клеток мозга смогут заменить кремниевые чипы, лежащие в основе современного бума искусственного интеллекта.
Суперкомпьютеры, поддерживающие работу таких ИИ-инструментов, как ChatGPT, в настоящее время используют кремниевые полупроводники для имитации нейронов и нейронных сетей человеческого мозга. И вместо того, чтобы пытаться их копировать, можно использовать реальные элементы, считает Джордан.
Биокомпьютеры, помимо прочего, могут помочь справиться с растущим энергопотреблением ИИ, ставящим под угрозу целевые показатели выбросов и вынуждающим некоторых технологических гигантов рассматривать возможность использования ядерной энергии.
"Биологические нейроны в миллион раз эффективнее искусственных с точки зрения энергозатрат", – считает Джордан.
Кроме того, их можно бесконечно воспроизводить в лабораторных условиях, в отличие от дефицитных ИИ-чипов, производимых лидерами отрасли, такими как Nvidia. Впрочем, на данный момент вычислительная мощность такого «биологического программного обеспечения» пока не может конкурировать с аппаратным обеспечением, управляющим современным миром.
Остаётся открытым вопрос этики: способны ли эти микроскопические модели мозга обрести сознание?
Для создания своих «биопроцессоров» FinalSpark закупает стволовые клетки, полученные из клеток человеческой кожи от анонимных доноров. Эти клетки обладают способностью превращаться в любой тип клеток организма.
Затем специалисты FinalSpark трансформируют их в нейроны, которые собираются в скопления шириной около миллиметра, известные как органоиды мозга.
По словам Джордана, размеры этих органоидов сопоставимы с размером мозга личинки плодовой мушки. Он объяснил, что в лаборатории к органоидам подсоединены электроды, позволяющие ученым "наблюдать за их внутренней коммуникацией". Учёные могут стимулировать органоиды слабыми электрическими импульсами. Ответная реакция или её отсутствие интерпретируется как единицы и нули в традиционных вычислениях.
Десятки университетов по всему миру проводят эксперименты с использованием органоидов FinalSpark, при этом на сайте компании ведется прямая трансляция активности этих нейронов. Бенджамин Уорд-Черриер, исследователь из Бристольского университета, использовал один из органоидов в качестве мозга для простого робота, который смог различить буквы шрифта Брайля.
По его словам, существует множество сложностей, включая кодирование информации таким образом, чтобы органоид мог её понять, и последующую интерпретацию того, что «выдают» клетки мозга. Так что работа с роботами проще, считает Уорд-Черриер. К тому же это живые клетки, а значит, они умирают. Но ученый надеется, что биовычисления, помимо компьютерной обработки, в конечном итоге позволят лучше понять, как функционирует наш мозг.
В Университете Джонса Хопкинса в США исследователь Лена Смирнова использует похожие органоиды для изучения заболеваний мозга, таких как аутизм и болезнь Альцгеймера, в надежде найти новые методы лечения.
В настоящее время биокомпьютерная отрасль представляется скорее перспективной, в отличие от применения этой технологии в биомедицинских исследованиях, но ситуация может измениться в течение следующих 20 лет, отметила Смирнова. Все ученые отвергли идею о том, что эти небольшие скопления клеток в чашках Петри способны развить что-либо, напоминающее сознание.
Джордан признал, что "это граничит с философией", поэтому FinalSpark сотрудничает с экспертами по этике. Он также отметил, что органоиды, лишенные болевых рецепторов, содержат около 10 000 нейронов, тогда как в человеческом мозге их насчитывается около 100 миллиардов.
Тем не менее, многие аспекты работы нашего мозга, в том числе механизм возникновения сознания, остаются загадкой.
В лаборатории Фред Джордан открывает дверь устройства, похожего на большой холодильник, внутри которого, в переплетении трубок, находятся 16 мозговых органоидов. На экране рядом с инкубатором внезапно появляются линии, свидетельствующие о нейронной активности. И это странно: ведь у клеток мозга нет известного способа почувствовать, что дверь открыта. Почему это происходит, тоже одна из загадок для ученых.
Изображение: 16 мозговых органоидов, подключенных к электродам, внутри инкубатора в лаборатории швейцарского стартапа FinalSpark. Источник: techxplore.com
