Чипы на основе кремния, которые произвели революцию в вычислительной технике, сделав ее меньше и проще в масштабировании, также известны своей низкой эффективностью. Транзисторы в этих чипах потребляют много энергии, и по мере того, как расширяются области их применения, такие как разработка моделей искусственного интеллекта (ИИ), последствия этой неэффективности также становятся все более очевидными.
Согласно последним оценкам швейцарской технологической компании Final Spark, только на обучение популярной модели large language GPT-3, которая питала ChatGPT в первые дни его работы, было потрачено 10 ГВтч энергии. Это в 6000 раз больше энергии, чем средний европейский город потребляет за целый год. В этих условиях ученые понимают, что замена кремниевых чипов на биопроцессоры может привести к существенной экономии энергии.
На этом фоне ряд научных коллективов стал активно экспериментировать с использованием выращенных в лабораториях мозговых клеток для вычислительных задач.
И в этом плане привлекают к себе внимание исследования компании Final Spark, успешно запустившей недавно Neuroplatform - первую в мире платформу для биообработки, в которой органоиды человеческого мозга (миниатюрные версии органов, выращенные в лабораторных условиях) выполняют вычислительные задачи вместо кремниевых чипов. В первом созданном Final Spark таком оборудовании используются 16 органоидов головного мозга, которые, по утверждению компании, потребляют в миллион раз меньше энергии, чем их кремниевые аналоги.
Поскольку нейроплатформа использует ткань человеческого мозга для обработки данных, это, по сути, платформа, где аппаратное обеспечение и биология объединяются. Исследователи часто называют такую систему wetware, поскольку она включает биологический компонент.
Как сообщается, Final Spark сделала возможной работу с этими разнообразными компонентами благодаря инновационной установке под названием "Многоэлектродные матрицы" (MEAs), в которую помещаются трехмерные образцы мозговой ткани. Каждый MEA состоит из четырех органоидов мозга, которые взаимодействуют с восемью электродами. Эти электроды выполняют двойную функцию - стимулируют органоиды и записывают обрабатываемые ими данные. Передача данных осуществляется с помощью цифроаналоговых преобразователей с разрешением 16 бит и частотой 30 кГц. Микрофлюидная система обеспечивает жизнеобеспечение измерительных приборов, а камеры могут контролировать их общую работу.
Что касается программного обеспечения, то Neuroplatform включает в себя стек, который облегчает ввод переменных для вычислений, а также чтение и интерпретацию выходных данных.
Final Spark утверждает, что ее процессор будет потреблять в миллион раз меньше энергии, чем кремниевый чип. Однако, основная часть ее вычислительной системы пока поставляется с оговоркой, что когда-нибудь она выйдет из строя и перестанет работать. В первые годы своего существования Final Spark сталкивалась со многими проблемами, поскольку органоиды погибали всего за несколько часов. Компания работала над устранением этого недостатка и усовершенствовала свои системы контроля качества, чтобы гарантировать, что органоиды проживут в течение 100 дней.
Нейроплатформа теперь открыта для институциональных пользователей в целях исследований и разработок. Стоимость этого доступа составляет 500 долларов за пользователя в течение календарного месяца, сообщает Tom's Hardware - интернет-издание, освещающее компьютерные технологии, компьютерную технику, комплектующие и программное обеспечение.
Швейцарская компания Final Spark надеется в скором времени создать первый в мире живой процессор, сотрудничая с девятью институтами.
Результаты исследования Final Spark опубликованы в журнале Frontiers in Artificial Intelligence.