Учёные Принстонского университета представили необычное вычислительное устройство, сочетающее живые клетки мозга и электронику. Исследователи называют свое изобретение трёхмерным биоэлектронным компьютером.
В отличие от более ранних экспериментов, где нейроны выращивали в двумерных культурах или отдельных трёхмерных скоплениях и лишь внешне регистрировали их активность, в рамках новой разработки исследователи построили 3D-сетку из микроскопических проводов и электродов на тонкой эпоксидной основе. Затем на этом каркасе вырастили десятки тысяч нейронов, сформировав объёмную сеть, способную к вычислениям.
Такой подход позволил учёным гораздо точнее регистрировать и стимулировать электрическую активность нейронов, чем в прежних работах. В течение шести месяцев команда наблюдала, как развивается сеть, экспериментировала с усилением и ослаблением связей между ключевыми нейронами и в итоге обучила алгоритм распознавать повторяющиеся импульсные паттерны.
В тестах устройство успешно справилось с задачей: в двух отдельных экспериментах оно смогло различить два разных набора сигналов. Исследователи планируют постепенно увеличивать сложность задач, с которыми сможет справляться система.
По словам первого автора работы Кумара Мритунджая (Kumar Mritunjay), технология может помочь не только в понимании того, как мозг обрабатывает информацию, но и в изучении и возможном лечении неврологических заболеваний.
Авторы подчёркивают, что их первоначальной целью было исследование фундаментальных принципов работы мозга. Однако в процессе работы они увидели ещё одно возможное применение — борьбу с одним из главных ограничений ИИ: высоким энергопотреблением. Ассистент профессора Тянь-Мин Фу отметил, что человеческий мозг расходует примерно в миллион раз меньше энергии, чем современные ИИ-системы при решении сопоставимых задач.