Пришло время создать компьютер нового типа, говорят исследователи из Университета Джона Хопкинса вместе с доктором Бреттом Каганом, главным научным сотрудником Cortical Labs в Мельбурне, который недавно руководил разработкой проекта DishBrain, в котором клетки человека в чашке Петри научился играть в понг.

В статье, опубликованной сегодня (1 марта) в Frontiers in Science , команда описывает, как биологические компьютеры могут превзойти сегодняшние электронные компьютеры для определенных приложений, используя при этом небольшую долю электроэнергии, необходимой для современных компьютеров и серверных ферм.

Они начинают с создания небольших кластеров из 50 000 клеток мозга , выращенных из стволовых клеток и известных как органоиды. Это примерно треть размера мозга плодовой мушки. Они стремятся к 10 миллионам нейронов, что примерно соответствует количеству нейронов в мозгу черепахи. Для сравнения, средний человеческий мозг имеет более 80 миллиардов нейронов.

В статье подчеркивается, как человеческий мозг продолжает значительно превосходить машины в выполнении определенных задач. Люди, например, могут научиться различать два типа объектов (таких как собака и кошка), используя всего несколько образцов, в то время как алгоритмам ИИ нужны многие тысячи. И пока ИИ победил чемпиона мира по го в 2016 году, он обучался на данных 160 000 игр — это эквивалентно пятичасовой игре в день на протяжении более 175 лет.

Мозги также более энергоэффективны. Считается, что наш мозг способен хранить информацию, в миллион раз превышающую емкость среднего домашнего компьютера (2,5 петабайта), используя мощность, эквивалентную всего нескольким ваттам. Американские фермы данных, напротив, используют более 15 000 мегаватт в год, большая часть которых вырабатывается десятками угольных электростанций.

В статье авторы излагают свой план « органоидного интеллекта» или ИО с органоидами мозга , выращенными в клеточной культуре. Хотя органоиды мозга не являются «мини-мозгами», они имеют общие ключевые аспекты функционирования и структуры мозга. Органоиды должны быть значительно увеличены с примерно 50 000 клеток в настоящее время. «Для OI нам нужно было бы увеличить это число до 10 миллионов», — говорит старший автор профессор Томас Хартунг из Университета Джона Хопкинса в Балтиморе.

Бретт и его коллеги из Cortical Labs уже продемонстрировали, что биокомпьютеры на основе клеток человеческого мозга возможны. Недавняя статья в Neuron показала, что плоская культура клеток мозга может научиться играть в видеоигру Pong.

«Мы показали, что можем взаимодействовать с живыми биологическими нейронами таким образом, что заставляем их изменять свою активность, что приводит к чему-то, напоминающему интеллект», — говорит Каган об относительно простой игре DishBrain, играющей в понг. «Работая с командой замечательных людей, собранных профессором Хартунгом и его коллегами для этого сотрудничества Organoid Intelligence, Cortical Labs теперь пытается воспроизвести эту работу с органоидами мозга».

«Я бы сказал, что повторение эксперимента [Cortical Labs] с органоидами уже соответствует основному определению НО», — говорит Томас.

«Отныне это просто вопрос создания сообщества, инструментов и технологий для реализации всего потенциала ОИ», — сказал он.

«Эта новая область биокомпьютинга обещает беспрецедентный прогресс в скорости вычислений, вычислительной мощности, эффективности данных и возможностях хранения — и все это при более низком потреблении энергии», — говорит Бретт. «Особенно захватывающим аспектом этого сотрудничества является дух открытости и сотрудничества, в котором оно было сформировано. Объединение этих разных экспертов не только жизненно важно для достижения успеха, но и обеспечивает критическую точку соприкосновения для отраслевого сотрудничества».

Кроме того, эта технология может позволить ученым лучше изучать персонализированные органоиды мозга, полученные из кожи или небольших образцов крови пациентов, страдающих нервными расстройствами, такими как болезнь Альцгеймера, и проводить тесты для изучения того, как генетические факторы, лекарства и токсины влияют на эти состояния.