Американские ученые объяснили, почему человеческий мозг так важен для технологического прогресса. Вы поразитесь тому, как будут устроены "биокомпьютеры"!
По мнению исследователей из Университета Джона Хопкинса, «биокомпьютер», работающий на основе клеток человеческого мозга, могут разработать уже в XXI веке. Считается, что такая технология экспоненциально расширит возможности современных вычислений и создаст новые области исследований.
Самые новые компьютеры
Команда ученых из США изложила свой план «органоидного интеллекта» в журнале Frontiers in Science. «Вычисления и искусственный интеллект стали движущей силой технологической революции, но они достигли потолка», — говорит Томас Хартунг, профессор наук в Школе общественного здравоохранения Блумберга и Инженерной школе Уайтинга. «Биокомпьютинг — это огромные усилия по сокращению вычислительной мощности и повышению ее эффективности, чтобы выйти за пределы наших текущих технологических ограничений».
В течение почти двух десятилетий ученые использовали крошечные органоиды, - выращенные в лаборатории ткани, напоминающие полностью выращенные органы, - для экспериментов с почками, легкими и другими органами, не прибегая к испытаниям на людях или животных. Совсем недавно Хартунг и его коллеги работали с органоидами мозга размером с точку от ручки: их нейроны и другие особенности обещают поддерживать функции обучения и запоминания. «Это открывает возможности для изучения того, как работает человеческий мозг», — поясняет Хартунг. «Потому что вы можете начать манипулировать системой, делать вещи, которые из-за этики не позволительно делать с человеческим мозгом».
Хартунг начал выращивать и собирать клетки мозга в функциональные органоиды в 2012 году, используя клетки из образцов кожи человека, перепрограммированные в состояние, подобное эмбриональным стволовым клеткам. Каждый органоид содержит около 50 000 клеток. Теперь Хартунг предполагает разработку футуристического компьютера. По словам ученого, компьютеры на таком «биологическом оборудовании» в следующих десятилетиях смогут снизить требования к энергопотреблению суперкомпьютеров, которые становятся все более неустойчивыми.
Технологии будущего
Несмотря на то, что компьютеры обрабатывают вычисления с использованием чисел и данных быстрее, чем люди, мозг гораздо умнее при принятии сложных логических решений (по типу "как отличить собаку от кошки"). «Мозг до сих пор не имеет себе равных в современных компьютерах», — говорит Томас Хартунг. «Frontier, новейший суперкомпьютер в Кентукки, представляет собой установку площадью 6800 квадратных футов стоимостью 600 миллионов долларов. Только в июне прошлого года он впервые превысил вычислительную мощность одного человеческого мозга. Но это потребовало в миллион раз больше энергии».
«Пройдут десятилетия, прежде чем мы достигнем цели», — предупреждает Хартунг. «Но если мы не начнем создавать программы финансирования для таких разработок, это будет намного сложнее». Органоидный интеллект также может произвести революцию в исследованиях по тестированию лекарств для нарушений развития нервной системы и нейродегенерации, отметила Лена Смирнова, доцент кафедры гигиены окружающей среды и инженерии Университета Джонса Хопкинса.
«Мы хотим сравнить органоиды мозга типично развитых доноров с органоидами мозга доноров с аутизмом», — объясняет Смирнова. «Инструменты, которые мы разрабатываем для биологических вычислений, — это те же самые инструменты, которые позволят нам понять изменения в нейронных сетях, характерных для аутизма, - без необходимости использовать животных или обращаться к пациентам».