Биокомпьютеры
на основе клеток
человеческого мозга.
Несмотря на впечатляющий послужной список технологий искусственного интеллекта, с возможностями человеческого мозга их вычислительная мощность не выдерживает никакого сравнения. Сегодня учёные открывают революционный путь для развития вычислительной техники: так называемый органоидный интеллект (ОИ), где выращенные в лаборатории клетки мозга служат биологическим оборудованием.
Органоиды мозга представляют собой выращенную клеточную культуру. Несмотря на то, что сами эти органоиды не являются «мозгами в миниатюре», они имеют общие с мозгом ключевые функциональные и структурные аспекты. Кроме того, в то время как большинство клеточных культур плоские, органоиды имеют трёхмерную структуру. Это увеличивает плотность клеток культуры в 1000 раз, что само по себе ведёт к гораздо большему числу связей между нейронами.
«Мы называем эту новую междисциплинарную область «органоидным интеллектом» (ОИ), ‒ говорит профессор Томас Хартунг из Университета Джона Хопкинса. ‒ Хотя компьютеры на основе кремния, безусловно, лучше справляются с числами, мозг лучше обучается. Например, AlphaGo [ИИ, победивший в 2017 году чемпиона мира по игре в Го] был обучен на данных из 160 000 игр. Человеку пришлось бы играть по пять часов в день на протяжении более 175 лет, чтобы испытать столько игр».
Мозг не только лучше обучается, но и более энергоэффективен. Например, количество энергии, потраченной на обучение AlphaGo, больше, чем необходимо для поддержания активного взрослого человека в течение десяти лет.
«Мозг также обладает удивительной способностью хранить информацию, которая оценивается в 2500 ТБ, ‒ добавляет Хартунг. ‒ Мы приближаемся к физическим пределам кремниевых компьютеров, потому что не можем упаковать больше транзисторов в крошечный чип. Но мозг устроен совершенно по-другому. В нем около 100 миллиардов нейронов, связанных более чем 1015 точками соединения. Это огромная разница в мощности по сравнению с нашей нынешней технологией».
«Эта новая область биокомпьютинга обещает беспрецедентный прогресс в скорости вычислений, вычислительной мощности, эффективности данных и возможностях хранения ‒ и все это с более низкими потребностями в энергии», ‒ говорит доктор Бретт Каган, главный научный сотрудник Cortical Labs в Мельбурне, под чьим руководством осенью прошлого года реализован проект DishBrain, в котором 800 000 органоидов (клеток мозга человека) в чашке Петри научились играть в подобие тенниса. Он также является соавтором статьи, и эта его прошлогодняя работа служит ярким доказательством всей концепции органоидного интеллекта.
«С этого момента остаётся только создать сообщество, инструменты и технологии для реализации всего потенциала», ‒ считает профессор Хартунг.
Перспективы ОИ выходят за рамки вычислений и касаются также наболевших медицинских вопросов. Благодаря новаторской методике, разработанной лауреатами Нобелевской премии Джоном Гердоном и Шинья Яманака, органоиды мозга могут быть получены из тканей взрослого человека. Это означает, что учёные могут выращивать персонализированные органоиды мозга из образцов кожи пациентов, страдающих нервными расстройствами, как, например, болезнь Альцгеймера. В последствии с этими материалами можно проводить тесты почти любой сложности, чтобы выяснить, как генетические факторы, лекарства и токсины влияют на состояние мозга пациента.
По материалам АРМК.
