Будут ли компьютеры будущего работать на клетках человеческого мозга?
Биокомпьютер», питающийся от клеток человеческого мозга, может быть создан уже при нашей жизни, считают исследователи Университета Джона Хопкинса, которые ожидают, что такая технология экспоненциально расширит возможности современных вычислений и создаст новые области исследований.
Группа исследователей изложила свой план по созданию «органоидного интеллекта» сегодня в журнале Frontiers in Science.
«Вычислительная техника и искусственный интеллект стали движущей силой технологической революции, но они достигли своего потолка», — сказал Томас Хартунг, профессор наук о здоровье окружающей среды в Школе общественного здравоохранения Джона Хопкинса Блумберга и Инженерной школе Уайтинга, возглавляющий работу. «Биокомпьютинг — это огромные усилия по уплотнению вычислительной мощности и повышению ее эффективности, чтобы преодолеть наши нынешние технологические ограничения».
На протяжении почти двух десятилетий ученые использовали крошечные органоиды — выращенные в лаборатории ткани, напоминающие полностью выросшие органы, — для экспериментов с почками, легкими и другими органами, не прибегая к испытаниям на людях или животных. Совсем недавно Хартунг и его коллеги из Университета Джонса Хопкинса работали с органоидами мозга — сферой размером с точку от ручки с нейронами и другими элементами, которые обещают поддерживать основные функции, такие как обучение и запоминание.
«Это открывает возможности для исследования того, как работает человеческий мозг», — говорит Хартунг. «Потому что вы можете начать манипулировать системой, делать то, что нельзя делать с человеческим мозгом по этическим соображениям».
Хартунг начал выращивать и собирать клетки мозга в функциональные органоиды в 2012 году, используя клетки из образцов человеческой кожи, перепрограммированные в состояние, подобное эмбриональным стволовым клеткам. Каждый органоид содержит около 50 000 клеток, что примерно соответствует размеру нервной системы плодовой мушки. Теперь он представляет себе создание футуристического компьютера с такими органоидами мозга.
По словам Хартунга, компьютеры, работающие на таком «биологическом оборудовании», могут в следующем десятилетии начать снижать энергопотребление суперкомпьютеров, которое становится все более неустойчивым. Несмотря на то, что компьютеры обрабатывают вычисления, связанные с числами и данными, быстрее, чем люди, мозг гораздо умнее в принятии сложных логических решений, например, отличить собаку от кошки.
«Мозг все еще не сравним с современными компьютерами», — сказал Хартунг. «Frontier», новейший суперкомпьютер в Кентукки, стоит 600 миллионов долларов и занимает площадь 6 800 квадратных футов. Только в июне прошлого года он впервые превысил вычислительные возможности одного человеческого мозга, но при этом использовал в миллион раз больше энергии».
По словам Хартунга, могут пройти десятилетия, прежде чем органоидный интеллект сможет обеспечить работу системы, такой же умной, как мышь. Но если увеличить производство органоидов мозга и обучить их искусственному интеллекту, он предвидит будущее, в котором биокомпьютеры будут поддерживать превосходную скорость вычислений, мощность обработки, эффективность данных и возможности хранения.
«Пройдут десятилетия, прежде чем мы достигнем цели, сравнимой с любым типом компьютера», — сказал Хартунг. «Но если мы не начнем создавать программы финансирования для этого, это будет гораздо сложнее».
Органоидный интеллект также может произвести революцию в исследованиях по тестированию лекарств для лечения нейроразвивающих расстройств и нейродегенерации, говорит Лена Смирнова, доцент кафедры экологического здоровья и инженерии Джона Хопкинса, которая является одним из руководителей исследований.
«Мы хотим сравнить органоиды мозга от типично развитых доноров и органоиды мозга от доноров с аутизмом», — сказала Смирнова. «Инструменты, которые мы разрабатываем для биологических вычислений, — это те же самые инструменты, которые позволят нам понять изменения в нейронных сетях, характерные для аутизма, без использования животных или доступа к пациентам, чтобы мы могли понять глубинные механизмы того, почему у пациентов возникают эти проблемы и нарушения познания».
Чтобы оценить этические последствия работы с органоидным интеллектом, в команду был включен разнообразный консорциум ученых, специалистов по биоэтике и представителей общественности.
Биокомпьютер», питающийся от клеток человеческого мозга, может быть создан уже при нашей жизни, считают исследователи Университета Джона Хопкинса, которые ожидают, что такая технология экспоненциально расширит возможности современных вычислений и создаст новые области исследований. Группа исследователей изложила свой план по созданию «органоидного интеллекта» сегодня в журнале Frontiers in Science. «Вычислительная техника и искусственный интеллект стали движущей…