Биокомпьютер на основе человеческого мозга — уже реальность

Главный принцип эволюции — это разнообразие. К сожалению, наша электроника ему не следует, а потому 99,99% всех компьютеров представляют собой устройства на кремниевой основе. Эта тенденция началась в 50-х гг. прошлого века и продолжается до сих пор.


И сейчас мы пришли к тому, что системы искусственного интеллекта, например, ChatGPT, потребляют просто адское количество энергии. В данный момент электростанции США с огромным трудом удовлетворяют растущие не по дням, а по часам потребности дата-центров.

В 100 000 раз экономнее обычного

Поэтому некоторые ученые волей-неволей задумываются об альтернативных вариантах вычислительной техники. Самой перспективной из них считают биокомпьютеры. Они работают на органоидах, мини-кластерах, в состав которых входят клетки, специально выращенные для этого в лабораториях.

Ведущей компанией в этом направлении считается швейцарская фирма FinalSpark. В начале 2024 года ее сотрудники запустили «Нейроплатформу» — компьютерную систему, которая работает на органоидах… человеческого мозга. Любой ученый может получить доступ к биокомпьютеру через интернет за относительно скромные 500 $ в месяц.


— Фред Джордан, один из руководителей FinalSpark.

Биокомпьютер от швейцарской фирмы производит расчеты на серии процессорных блоков, каждой из которых включает в себя четыре сферических органоида мозга шириной 0,5 мм.

В каждый органоид вживлено 8 электродов. Они не только стимулируют электричеством мозговые клетки, но и связывают биокомпьютер со стандартными ЭВМ.



На нейроны в органоидах по специальному алгоритму воздействуют дофамином, нейромедиатором хорошего настроения. Таким образом, имитируется реальная система вознаграждения человеческого мозга.

И это двойное электродофаминовое воздействие тренирует нейроны органоидов, поощряя их создавать новые связи и пути. Практически также обучается живой человеческий мозг.

В FinalSpark уверены, что, используя определенные обучающие программы, можно заставить органоиды сымитировать искусственный интеллект, работающий на кремниевой основе. Также биокомпьютер способен сформировать внутри себя подобие центрального процессора и видеокарты.

Ученые и вообще любые желающие могут посмотреть на органоиды и их поведение. Это транслируется 24 часа в прямом эфире.


— Джордан.

Решаемые проблемы

На данный момент уже 34 исследовательские группы из ведущих мировых вузов записались в очередь по использованию биокомпьютеров FinalSpark. Пока что доступ предоставлен командам из Мичигана (США), Свободного университета Берлина и коллективам из семи НИИ.

Так как ресурсы биологических ЭВС ограничены, исследователи договорились, что будут фокусироваться на разных аспектах биокомпьютинга. Мичиганские ученые, к примеру, изучают химические и электрические импульсы, изменяющие активность органоидов. По сути, американские специалисты пишут блоки для искусственного языка, на котором будет работать биокомпьютер.

В свою очередь, ученые из Лейпцигского университета пробуют использовать органоиды в различных моделях, предназначенных для обучения ИИ.



Надо признать, что ЭВМ на органоидах в данный момент вообще не может конкурировать с кремниевым компьютером. Это связано с крайне короткой жизнью органоидов. В среднем, кластеры, из которых состоит биологическая вычислительная машина, живут не более 100 дней. И это еще очень хороший результат: когда FinalSpark только начинала выращивать органоиды, клетки мозга протягивали всего несколько часов.

Впрочем, специалисты швейцарской компании постоянно улучшают и оптимизируют процессы. С каждым месяцем органоиды выращиваются все быстрее и легче, поэтому сейчас на «Нейроплатформе» работают уже до 3000 клеток человеческого мозга.

Биологические альтернативы

Помимо FinalSpark, другие исследователи также ищут биологические альтернативы кремниевым вычислениям. Анхель Гони-Морено, исследователь из Испании, изучает клеточные вычисления, где живые клетки используются для создания систем, способных выполнять логические операции и принимать решения.

Гони-Морено считает, что клеточные компьютеры могут превосходить кремниевые аналоги в определенных задачах, таких как биоремедиация. Поскольку клетки могут реагировать на окружающую среду, они могут использоваться для мониторинга и восстановления поврежденных экосистем. Например, погружной бактериальный компьютер может предоставлять информацию об условиях окружающей среды, реагируя на химические и другие раздражители.

В то время как Гони-Морено исследует бактерии, Эндрю Адаматцки из Университета Западной Англии изучает вычислительный потенциал грибов. Он обнаружил, что грибной мицелий обладает электрическими свойствами, схожими с нейронами. Адаматцки стремится использовать эти свойства для создания вычислительной системы, имитирующей мозг.

Эта система потенциально способна к обучению, резервному вычислению, распознаванию образов и многому другому. Команда Адаматцки уже обучила грибковые сети помогать компьютерам выполнять математические операции.

По словам ученого, грибковые вычисления имеют преимущества перед вычислениями с использованием органоидов мозга, такие как этическая простота, легкость выращивания, устойчивость к окружающей среде, низкая стоимость и совместимость с существующими технологиями.



И, возможно, грибной мицелий — куда лучший выбор для биокомпьютера, чем клетки человеческого мозга. Многие ученые вообще считают неэтичным использование нейронов в немедицинских целях. В настоящий момент руководитель FinalSpark попросил помощи у философов, чтобы те смогли решить этические противоречия.

С другой стороны, органоиды мозга на порядок превосходят своих грибных «коллег», когда дело касается сложных нейроноподобных структур. Да и в вычислениях компьютеры Фреда Джонсона куда быстрее грибных ЭВМ Эндрю Адамацки. Все-таки грибы человеческим мозгам однозначно неровня. Так что, кто прав, покажет время.