Попытка сделать компьютеры более похожими на человеческий мозг — явление не новое. Тем не менее, группа исследователей из Университета Джона Хопкинса утверждает, что может быть много преимуществ в том, чтобы воспринимать эту концепцию немного более буквально, используя настоящие нейроны, хотя есть некоторые препятствия, которые нужно преодолеть, прежде чем мы доберемся до этого.
В недавней статье команда изложила дорожную карту того, что необходимо, прежде чем мы сможем создать биокомпьютеры, работающие на клетках человеческого мозга (хотя и не взятых из человеческого мозга). Кроме того, по словам одного из исследователей, у предложенного «органоидного интеллекта» есть некоторые явные преимущества по сравнению с современными компьютерами.
«Мы всегда пытались сделать наши компьютеры более похожими на мозг», — сказал Ars Томас Хартунг, исследователь из отдела гигиены окружающей среды и инженерии Университета Джона Хопкинса и один из авторов статьи. «По крайней мере, теоретически мозг не имеет себе равных в качестве компьютера».
Он живой (вроде?)
Органоиды — это небольшие кусочки ткани, выращенные в лаборатории, чтобы они напоминали целые органы; они содержат многие специализированные типы клеток органа и некоторые внутренние структуры. Они позволяют исследователям проводить исследования без необходимости тестирования на людях или животных. Хартунг и его коллеги работали с органоидами, выращенными из клеток человеческого мозга. Он начал выращивать их еще в 2012 году из образцов кожи человека, которые он перепрограммировал в состояние, подобное стволовым клеткам. Органоиды маленькие, размером примерно с кончик ручки, но они содержат много нейронов — около 50 000 — и различные другие структуры, которые позволяют им учиться и запоминать.
По словам Хартунга, эти ячейки можно использовать для создания компьютеров с рядом преимуществ. Во-первых, такие машины будут потреблять меньше энергии по сравнению с обычными компьютерами и, в частности, с суперкомпьютерами. Человеческий мозг обучается быстрее и потребляет меньше энергии, чем компьютеры. Алгоритм игры AlphaGo, например, был обучен на данных 160 000 любительских игр в го . Человеку потребовалось бы невероятно много времени, чтобы играть в эти игры, но люди по-прежнему превосходно справляются с го . Кроме того, человеческий мозг очень хорошо хранит данные — по оценкам, он способен хранить 2,5 миллиона гигабайт.
Реклама
Теоретически органоидные компьютеры также будут занимать меньше места. В будущем они могут иметь трехмерную структуру, а не просто что-то на чашке Петри, а это означает, что плотность их клеток может значительно увеличиться, и между нейронами может образоваться больше связей. Наконец, в то время как полностью нечеловеческие компьютеры лучше справляются с обработкой больших объемов данных, человеческий мозг лучше справляется с логическими решениями, такими как способность быстро идентифицировать животное.
Сухпал Гилл, доцент кафедры электронной инженерии и информатики Лондонского университета королевы Марии, также видит потенциал такого рода вычислений. Он отметил, что потребление энергии представляет собой большое ограничение для вычислений, искусственного интеллекта и машинного обучения. «Клетки человеческого мозга, с другой стороны, легко справляются с такими задачами, а также имеют исключительно низкие потребности в энергии, им требуется лишь относительно небольшой объем богатого питательными веществами раствора для функционирования», — сказал он Ars.
Впереди долгая дорога
Однако предстоит еще много работы, прежде чем эти биокомпьютеры станут реальностью. Один из самых острых вопросов – размер. По его словам, количество органоидов должно увеличиться с 50 000 до 10 миллионов клеток. Но трудно поддерживать эти клетки размером более полумиллиметра, потому что кислород и питательные вещества, которыми они питаются, не могут легко достичь центра, а это означает, что у вас может быть «гнилое ядро» на ваших руках. По словам Хартунга, одним из решений может быть перфузия или направление жидкости внутрь органоида.
Исследователям также необходимо найти новые способы общения с органоидами, чтобы обмениваться с ними информацией, подобно тому, как работает компьютер. Улучшение их памяти также жизненно важно. Сейчас органоиды мозга могут хранить только кратковременную память. Вы можете, например, научить их играть в понг , но на следующий день они все забудут, сказал Хартунг. По его словам, отчасти это, вероятно, связано с тем, что в органоидах отсутствуют клетки микроглии. Это своего рода иммунные клетки, которые также появляются в мозге и выполняют синаптическую обрезку или убивают лишние синапсы, позволяя здоровому мозгу нормально функционировать.
Кроме того, существуют этические вопросы о создании и выращивании клеток мозга и о том, были бы эти органоиды живыми, если бы они могли развить своего рода сознание или испытывать боль. Таким образом, Хартунг отмечает, что его команда сотрудничает с биоэтиками, чтобы оценить и убедиться, что все делается так, чтобы это не было морально ужасным.
