Передовая научная разработка позволяет выращивать миниатюрные структуры из живых клеток человеческого мозга для использования в компьютерных системах. Это инновационное направление, известное как биовычисления или «мокрая» программная платформа, активно исследуется научными центрами по всему миру. Главная цель — применить уникальные свойства человеческого мозга для создания революционного типа процессоров.
Компания FinalSpark, основанная доктором Фредом Джорданом, стала одним из первопроходцев в области биопроцессинга. Специалисты компании работают с особыми кластерами нейронов — органоидами, способными выполнять базовые вычислительные операции. По мнению Джордана, эффективнее использовать реальные нейроны вместо их имитации на кремниевых чипах.
Структура и особенности
Органоиды создаются из перепрограммированных клеток кожи человека, трансформированных в стволовые клетки и затем развившихся в нейроны. Каждый такой мини-мозг размером с нервную систему плодовой мушки содержит около 10 000 нейронов — мизерная часть от 100 миллиардов нейронов человеческого мозга. Несмотря на скромные размеры, эти структуры способны обучаться и реагировать на электрические сигналы.
В лабораторных условиях органоиды помещаются в питательный раствор и соединяются с электродами. При подаче электрических импульсов нейроны генерируют всплески активности, аналогичные двоичным сигналам в цифровых системах. Наблюдения показывают, что при стимуляции органоидов можно фиксировать характерные изменения нейронной активности, напоминающие данные электроэнцефалограммы.
Современные исследования направлены на повышение обучаемости мини-мозгов. Эксперименты демонстрируют возможность усиления желаемой нейронной активности с помощью дофамина — естественного мозгового вещества, связанного с чувством удовольствия. Такой подход имитирует естественные механизмы обучения человеческого мозга.
Биологические нейроны демонстрируют поразительную энергоэффективность — в миллион раз превосходящую показатели искусственных аналогов. Это делает биовычисления перспективным решением проблемы растущего энергопотребления современных систем искусственного интеллекта.
Существенным ограничением является отсутствие у органоидов кровеносной системы. Средняя продолжительность жизни созданных структур — около четырёх месяцев. Перед гибелью иногда наблюдается резкий всплеск нейронной активности.
Глобальные перспективы
Биовычисления открывают широкие возможности не только в вычислительной технике, но и в неврологических исследованиях, тестировании лекарств и изучении работы мозга. FinalSpark сотрудничает с десятком университетов, а австралийская Cortical Labs уже добилась успеха в обучении искусственных нейронов игре в Pong.
Этические вопросы
Исследователи подчёркивают, что живые компьютеры не заменят кремниевые аналоги в ближайшем будущем. Они призваны дополнить существующие технологии и способствовать развитию медицинских исследований. Компания уделяет особое внимание этическим аспектам, отмечая, что созданные органоиды не способны к осознанной деятельности из-за отсутствия болевых рецепторов и сложных мозговых структур.