В лаборатории в живописном швейцарском городе Веве ученый вводит крошечным группам клеток человеческого мозга богатую питательными веществами жидкость, необходимую им для выживания.

Крайне важно, чтобы эти мини-мозги оставались здоровыми, поскольку они выполняют функцию элементарных компьютерных процессоров, и, в отличие от вашего ноутбука, после выхода из строя их нельзя перезагрузить.

Эта новая область исследований, называемая биокомпьютерами или «биокомпьютерным ПО», направлена ​​на использование эволюционно отточенной, но все еще загадочной вычислительной мощности человеческого мозга.

Во время экскурсии по лаборатории швейцарского стартапа FinalSpark соучредитель компании Фред Джордан рассказал AFP, что, по его мнению, процессоры, использующие клетки мозга, однажды заменят чипы, лежащие в основе бума искусственного интеллекта.

Суперкомпьютеры, лежащие в основе таких инструментов искусственного интеллекта, как ChatGPT, в настоящее время используют кремниевые полупроводники для моделирования нейронов и сетей человеческого мозга.

«Вместо того, чтобы пытаться имитировать, давайте использовать настоящие вещи», — сказал Джордан.

Среди других потенциальных преимуществ биокомпьютеры могут помочь удовлетворить стремительно растущие потребности ИИ в энергии, которые уже поставили под угрозу целевые показатели выбросов в атмосферу и заставили некоторых технологических гигантов прибегнуть к ядерной энергетике.

«Биологические нейроны в миллион раз энергоэффективнее искусственных», — сказал Джордан. Кроме того, их можно бесконечно воспроизводить в лабораторных условиях, в отличие от пользующихся огромным спросом ИИ-чипов, производимых такими гигантами, как Nvidia.

Однако на данный момент вычислительная мощность программного обеспечения далека от того, чтобы конкурировать с оборудованием, управляющим миром.

И еще один вопрос остается открытым: могут ли эти крошечные мозги обрести сознание?

Сила мозга

Для создания своих «биопроцессоров» FinalSpark сначала закупает стволовые клетки. Эти клетки, изначально представлявшие собой клетки человеческой кожи, полученные от анонимных доноров, могут стать любой клеткой организма.

Затем ученые FinalSpark превращают их в нейроны, которые собираются в скопления шириной миллиметра, называемые мозговыми органоидами .

По словам Джордана, их размер примерно соответствует размеру мозга личинки плодовой мушки.

Он пояснил, что в лаборатории к органоидам прикреплены электроды, которые позволяют ученым «подглядывать за их внутренними дискуссиями».

Учёные также могут стимулировать органоиды слабым электрическим током. Реакция на всплеск активности или её отсутствие примерно эквивалентна единицам и нулям в традиционных вычислениях.

Десять университетов по всему миру проводят эксперименты с использованием органоидов FinalSpark — на сайте небольшой компании даже ведется прямая трансляция работы нейронов.

Бенджамин Уорд-Черриер, исследователь из Бристольского университета, использовал один из органоидов в качестве мозга простого робота, который сумел различать разные буквы шрифта Брайля.

По его словам, есть много сложностей, включая кодирование данных таким образом, чтобы органоид мог их понять, а затем попытку интерпретировать то, что «выдают» клетки мозга.

«По сравнению с этим работать с роботами гораздо проще», — со смехом сказал Уорд-Черриер.

«Есть еще один факт, что это живые клетки, а это значит, что они умирают», — добавил он.

Действительно, Уорд-Черриер был на полпути эксперимента, когда органоид погиб, и его команде пришлось начать всё заново. FinalSpark сообщает, что органоиды живут до шести месяцев.

В Университете Джонса Хопкинса в США исследователь Лена Смирнова использует похожие органоиды для изучения таких заболеваний мозга, как аутизм и болезнь Альцгеймера, в надежде найти новые методы лечения.

В настоящее время биокомпьютерная отрасль представляется скорее «журавлем в небе», в отличие от легко достижимого использования этой технологии в биомедицинских исследованиях , но ситуация может кардинально измениться в течение следующих 20 лет.

Органоиды мечтают об электроовцах?

Все ученые отвергли идею о том, что эти крошечные шарики клеток в чашках Петри рискуют развить что-либо, напоминающее сознание.

Джордан признал, что «это находится на грани философии», поэтому FinalSpark сотрудничает со специалистами по этике.

Он также отметил, что органоиды, в которых отсутствуют болевые рецепторы, имеют около 10 000 нейронов, тогда как в человеческом мозге их около 100 миллиардов.

Однако многое в нашем мозге, включая то, как он создает сознание, остается загадкой.

Вот почему Уорд-Черриер надеется, что, помимо компьютерной обработки, биовычисления в конечном итоге позволят узнать больше о том, как работает наш мозг.

Вернувшись в лабораторию, Джордан открывает дверцу чего-то похожего на большой холодильник, в котором в клубке трубок находятся 16 мозговых органоидов.

На экране рядом с инкубатором внезапно начинают появляться линии, что свидетельствует о значительной нейронной активности.

Клетки мозга не имеют известного способа почувствовать, что их дверь открыта, и ученые потратили годы, пытаясь выяснить, почему это происходит.

«Мы до сих пор не понимаем, как они определяют, что дверь открыта», — признался Джордан.