На стыке нейробиологии и информационных технологий рождается новое направление — биокомпьютинг. Международная группа ученых из Швейцарии, США и Австралии работает над революционной задачей: созданием компьютеров, основой которых являются живые человеческие клетки.
Как выращивают «живой» процессор?
В основе технологии лежат органоиды мозга — трехмерные структуры, выращенные из индуцированных стволовых клеток (клеток кожи, перепрограммированных в эмбриональное состояние). Эти «мини-мозги» повторяют базовую архитектуру и клеточный состав человеческого мозга, хотя и являются его крайне упрощенной моделью.
После нескольких месяцев культивирования органоиды подключаются к специальным микроэлектродным массивам. Через них ученые могут как подавать электрические сигналы (например, соответствующие командам клавиатуры), так и считывать нейронную активность, обучая клеточную сеть выполнять простые задачи.
Главный вызов — поддержание жизни
Ключевой проблемой, сдерживающей развитие технологии, является жизнеобеспечение органоидов. В отличие от настоящего мозга, они не имеют кровеносной системы, которая снабжала бы их кислородом и питательными веществами в глубине структуры. Из-за этого максимальный срок их «работоспособности» в экспериментах пока не превышает четырех месяцев. Поиск способов долгосрочного культивирования — одна из приоритетных задач ученых.
Биокомпьютинг: кто еще в игре?
- В 2022 году австралийская компания Cortical Labs продемонстрировала, как выращенная в чашке Петри культура нейронов может научиться играть в классическую видеоигру Pong.
- Ученые из Университета Джонса Хопкинса (США) используют аналогичные «мини-мозги» для фундаментальных исследований и тестирования препаратов против болезней Альцгеймера и аутизма.
Перспективы и этика
Исследования в области биокомпьютинга находятся на самом раннем этапе. Однако они открывают перспективы для создания принципиально новых вычислительных систем, которые, возможно, будут эффективнее решать задачи в области искусственного интеллекта, работая с крайне низким энергопотреблением, свойственным биологическим системам.
Параллельно с техническими трудностями ученым и обществу предстоит решить сложные этические вопросы, связанные с созданием и использованием «сознающих» биологических систем.