Настоящему ИИ понадобится биология: компьютеры, работающие на живых клетках человеческого мозга
Пришло время создать компьютер нового типа, говорят исследователи из Университета Джона Хопкинса вместе с доктором Бреттом Каганом, главным научным сотрудником Cortical Labs в Мельбурне.
В статье, опубликованной в Frontiers in Science, команда описывает, как биологические компьютеры могут превзойти сегодняшние электронные вычислительные устройства для решения ряда прикладных задач. При этом органический компьютер по энергозатратам на порядок эффективнее, современных серверных ферм.
Ученые начали с создания небольших кластеров из 50 000 клеток мозга, выращенных из стволовых клеток. Это примерно треть размера мозга плодовой мушки. В каждом кластере примерно 10 миллионов нейронов, что примерно соответствует количеству нейронов в мозгу черепахи. Для сравнения, средний человеческий мозг имеет более 80 миллиардов нейронов.

Для проведения эксперимента исследовательская группа взяла клетки эмбрионального мозга мыши, а также клетки человеческого мозга, полученные из стволовых клеток, и вырастила их поверх массивов микроэлектродов, которые могли как стимулировать их, так и считывать их активность.
В статье подчеркивается, что 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 хотя 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.
— профессор Карл Фристон, нейробиолог-теоретик из Калифорнийского университета Лондона.
Мозг также более энергоэффективен. 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.
В статье авторы излагают свой план «органоидного интеллекта» или ОИ с органоидами мозга, выращенными в клеточной культуре. Хотя органоиды мозга не являются «мини-мозгами», они имеют общие ключевые аспекты функционирования и структуры мозга. Кластеры должны быть значительно увеличены, примерно до 10 миллионов клеток.
— Бретт Каган.
Новая область биокомпьютинга обещает беспрецедентный прогресс в скорости вычислений, вычислительной мощности, эффективности данных и возможностях хранения — и все это при более низком потреблении энергии. Кроме того, 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.
В статье, опубликованной в Frontiers in Science, команда описывает, как биологические компьютеры могут превзойти сегодняшние электронные вычислительные устройства для решения ряда прикладных задач. При этом органический компьютер по энергозатратам на порядок эффективнее, современных серверных ферм.
Ученые начали с создания небольших кластеров из 50 000 клеток мозга, выращенных из стволовых клеток. Это примерно треть размера мозга плодовой мушки. В каждом кластере примерно 10 миллионов нейронов, что примерно соответствует количеству нейронов в мозгу черепахи. Для сравнения, средний человеческий мозг имеет более 80 миллиардов нейронов.

Для проведения эксперимента исследовательская группа взяла клетки эмбрионального мозга мыши, а также клетки человеческого мозга, полученные из стволовых клеток, и вырастила их поверх массивов микроэлектродов, которые могли как стимулировать их, так и считывать их активность.
В статье подчеркивается, что 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 хотя 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.
Прекрасный и новаторский аспект этой работы заключается в оснащении нейронов ощущениями — обратной связью. Примечательно, что искусственно выращенные культуры научились делать свой мир более предсказуемым, воздействуя на него. Это замечательно, потому что извне невозможно научить клетки такой самоорганизации; просто потому, что, в отличие от домашних животных, у этих мини-мозгов нет чувства награды и наказания
— профессор Карл Фристон, нейробиолог-теоретик из Калифорнийского университета Лондона.
Мозг также более энергоэффективен. 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.
В статье авторы излагают свой план «органоидного интеллекта» или ОИ с органоидами мозга, выращенными в клеточной культуре. Хотя органоиды мозга не являются «мини-мозгами», они имеют общие ключевые аспекты функционирования и структуры мозга. Кластеры должны быть значительно увеличены, примерно до 10 миллионов клеток.
Мы показали, что можем взаимодействовать с живыми биологическими нейронами таким образом, что заставляем их изменять свою активность. Это приводит к чему-то, напоминающему интеллект. Работая с командой замечательных людей, собранных профессором Хартунгом и его коллегами Cortical Labs теперь пытается воспроизвести эту работу с органоидами мозга
— Бретт Каган.
Новая область биокомпьютинга обещает беспрецедентный прогресс в скорости вычислений, вычислительной мощности, эффективности данных и возможностях хранения — и все это при более низком потреблении энергии. Кроме того, 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.
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Кто на самом деле сделал Терракотовую армию: историческую сенсацию рассмотрели в отпечатках на древней глине
Поразительно, но открытие китайских ученых перекликается с исследованиями по Древнему Египту и Ближнему Востоку...
«Мы научили медведей видеть в нас добычу»: биолог рассказал, почему хищники нападают на людей по всей России
По словам ученого, совпало сразу несколько факторов, поэтому решить проблему будет сложно...
Самое древнее кораблекрушение в истории: что нашли турецкие ученые на судне, которое утонуло 4600 лет назад?
Подобные артефакты в свое время находили не только в легендарной Трое, но и рядом с Великой пирамидой в Египте...
Маск только что показал летающий автомобиль: история говорит, что это может не сработать
Почему эксперты Popular Mechanics не верят в успех нового проекта владельца SpaceX и Tesla...
Летние каникулы длиной… в два с половиной года: как 777 российских детей вернулись домой через Сибирь, Америку и Европу
По этой удивительной истории запросто можно снять отличный сериал. Даже несколько сезонов...
В 2025 году в Беринговом море неожиданно появилось огромное количество крабов
Теперь ученые наконец-то нашли разгадку природной аномалии...
Каспийское море снова изменилось: какие острова нанесут на новые карты
Почему географы очень строги к таким объектам и какие требования предъявляют к ним...
Что массово убивало пингвинов в 2024-м: ученые подозревали птичий грипп, но они ошибались
Поразительно, но виновник массовой гибели птиц больше 20 лет находился под носом у исследователей, а они его не замечали...
Почему ледник Судного дня не перестанет таять, даже если остынут моря и океаны?
Новое исследование показало: у Антарктиды есть поразительные сценарии будущего, от которых зависит судьба всего мира...
Муравьи Дракулы охотятся с первого дня жизни: их мозг может объяснить такую «кровожадность»
По словам ученых, когда-то такими были все муравьи, но что-то заставило их поменять свое поведение...
Ковчег русских детей: как 777 российских детей вернулись домой через Сибирь, Америку и Европу (продолжение)
Никто и не ожидал, что летние каникулы вдруг затянутся на два с половиной года...
Похоже, между кошками и их хозяевами существует загадочная гормональная связь
Этот эксперимент напрашивался уже давно, но после вопросов стало еще больше...