Грядет научный прорыв: Зачем в последние годы ученые по всему миру создают очень странные компьютеры?
В лабораториях по всему миру рождается новая и почти невероятная форма вычислений. Это главный процессор — это не бездушный кремниевый чип, а живая ткань человеческого мозга, особым образом выращенная в пробирке. Когда-то такое можно было увидеть исключительно в фантастических фильмах, но сейчас это уже реальность на основе нейронаук и биоинженерии. Эксперты говорят, что грань между компьютером и живым существом становится все более размытой.
Основу для этих «живых компьютеров» составляют органоиды мозга. Это крошечные трехмерные структуры, выращенные из человеческих стволовых клеток. В подходящих условиях клетки самоорганизуются в нейронные сети, которые напоминают ранние этапы развития человеческого мозга, еще в стадии зародыша. Конечно, эти «мини-мозги», как их часто называют, не обладают сознанием или мыслями, но они вполне способны генерировать спонтанную электрическую активность и формировать связи.

Каждая капля — это органоид головного мозга возрастом 10 месяцев. Чем старше органоиды, тем сложнее их спонтанная нейронная активность
Ключевой прорыв заключается в соединении этих живых нейронных сетей с электроникой. Органоиды размещают на чипах с высокоплотными массивами электродов — платформах «мозг-на-чипе». Электроды выполняют двойную функцию: они стимулируют нейроны электрическими импульсами и считывают их ответную активность. Так создается петля обратной связи: стимул — реакция — адаптация.
Именно этот принцип позволяет «обучать» биологическую ткань. Программное обеспечение в реальном времени декодирует паттерны нейронной активности, и с каждым циклом реакция органоида меняется, демонстрируя нечто вроде примитивного обучения.
Интересный факт: Спонтанная электрическая активность в мозговых органоидах, которым несколько месяцев, начинает напоминать активность мозга недоношенного младенца. Это указывает на то, что в пробирке воспроизводятся некоторые фундаментальные процессы развития нервной системы.
Надо сказать, что эта научная концепция уже имеет потрясающие примеры работоспособности. Например, в 2022 году австралийская компания Cortical Labs представила DishBrain — систему из 800 000 выращенных нейронов на чипе. Используя электрическую стимуляцию, исследователи научили эту живую сеть играть в классическую видеоигру Pong.

Эта нейронная культура была выращена на мультиэлектродном матриксе высокой плотности. Возраст полгода. DishBrain
Самое поразительное, что DishBrain освоил базовые принципы управления ракеткой всего за пять минут. На тот момент это было гораздо быстрее любой нейросети.
Еще один пример — система Brainoware, созданная в университете Индианы (США). Органоид, размещенный на массиве из более чем 3000 электродов, научили распознавать речевые звуки. После двух дней обучения система смогла различать голоса разных людей с точностью около 78%. Эти эксперименты доказали, что живые нейроны можно использовать для обработки информации, причем они часто учатся быстрее и потребляют меньше энергии, чем их цифровые аналоги.
Следующим логичным шагом стала интеграция с робототехникой. В 2024 году в Тяньцзиньском университете (Китай) представили робота на колесах, управляемого мозговым органоидом размером с горошину, установленным на специальный чип MetaBOC. Органоид обрабатывал данные с сенсоров робота, а его нейронная активность расшифровывалась и преобразовывалась в команды для моторов. После тренировки система научилась избегать препятствий.
Другой проект, FinalSpark, экспериментирует с использованием дофамина в качестве биологической «награды». Оригинальная методика позволяет тренировать органоидные системы, тем самым создавая основу для высокоэффективных кибернетических платформ машинного обучения.
Несмотря на однозначную перспективность, технология сталкивается с серьезными ограничениями. Органоиды содержат десятки тысяч нейронов, а это ничтожно мало по сравнению с 86 миллиардами в мозге взрослого человека. Органоиды лишены сложной архитектуры настоящего мозга, кровеносных сосудов и систем жизнеобеспечения. Из-за этого они чрезвычайно хрупки и живут лишь несколько недель или месяцев в идеальных условиях.

У этих китайских роботов есть биологический органоид мозга, а также нейронный чип
Однако даже в своем нынешнем виде «живые компьютеры» открывают уникальные возможности, особенно в медицине. Поскольку органоиды выращиваются из человеческих клеток, они идеально подходят для моделирования болезней. Ученые уже используют их для изучения эпилепсии, аутизма и болезни Альцгеймера. Подключение к электродам позволяет наблюдать сложную электрическую активность при этих состояниях и тестировать потенциальные лекарства.
— доктор Рамон Веласкес из университета Аризоны.
Исследования 2024-2025 годов заглядывают еще дальше. Ученые обсуждают концепцию OBCI (органиод-мозговой интерфейс), когда выращенная нейронная ткань в будущем могла бы имплантироваться в поврежденный мозг, чтобы стимулировать восстановление связей, выступая в роли живого нейропротеза. Эксперименты на грызунах уже показали, что пересаженные человеческие органоиды могут приживаться и стимулировать рост новых сосудов и нейронных отростков.
Эти перспективы неизбежно порождают этические вопросы. Нейробиологи, включая доктора Веласкеса, предостерегают от поспешного приписывания органоидам «сознания» или «разума». Хотя они проявляют активность, это бесконечно далеко от осознанности или способности чувствовать боль.
Впрочем, наука развивается семимильными шагами, поэтому ученые предлагают уже сейчас приступить к разработке этических рамок. Это позволит опередить возможные спекуляции и общественную реакцию, которые могут затормозить перспективные исследования.
Сегодня мы наблюдаем лишь первые, робкие шаги на пути к синтезу биологии и вычислительной техники. Пока непонятно, приведет ли этот путь к киборгам с живыми нейронными блоками, к революции в неврологии или к чему-то совершенно неожиданному. Ясно одно: граница между живой тканью и машиной, которую когда-то считали непреодолимой, теперь не просто размыта. Она становится полем для самых смелых экспериментов человечества.
Компьютер… в чашке Петри
Основу для этих «живых компьютеров» составляют органоиды мозга. Это крошечные трехмерные структуры, выращенные из человеческих стволовых клеток. В подходящих условиях клетки самоорганизуются в нейронные сети, которые напоминают ранние этапы развития человеческого мозга, еще в стадии зародыша. Конечно, эти «мини-мозги», как их часто называют, не обладают сознанием или мыслями, но они вполне способны генерировать спонтанную электрическую активность и формировать связи.

Каждая капля — это органоид головного мозга возрастом 10 месяцев. Чем старше органоиды, тем сложнее их спонтанная нейронная активность
Ключевой прорыв заключается в соединении этих живых нейронных сетей с электроникой. Органоиды размещают на чипах с высокоплотными массивами электродов — платформах «мозг-на-чипе». Электроды выполняют двойную функцию: они стимулируют нейроны электрическими импульсами и считывают их ответную активность. Так создается петля обратной связи: стимул — реакция — адаптация.
Именно этот принцип позволяет «обучать» биологическую ткань. Программное обеспечение в реальном времени декодирует паттерны нейронной активности, и с каждым циклом реакция органоида меняется, демонстрируя нечто вроде примитивного обучения.
Интересный факт: Спонтанная электрическая активность в мозговых органоидах, которым несколько месяцев, начинает напоминать активность мозга недоношенного младенца. Это указывает на то, что в пробирке воспроизводятся некоторые фундаментальные процессы развития нервной системы.
Факты впечатляют
Надо сказать, что эта научная концепция уже имеет потрясающие примеры работоспособности. Например, в 2022 году австралийская компания Cortical Labs представила DishBrain — систему из 800 000 выращенных нейронов на чипе. Используя электрическую стимуляцию, исследователи научили эту живую сеть играть в классическую видеоигру Pong.

Эта нейронная культура была выращена на мультиэлектродном матриксе высокой плотности. Возраст полгода. DishBrain
Самое поразительное, что DishBrain освоил базовые принципы управления ракеткой всего за пять минут. На тот момент это было гораздо быстрее любой нейросети.
Еще один пример — система Brainoware, созданная в университете Индианы (США). Органоид, размещенный на массиве из более чем 3000 электродов, научили распознавать речевые звуки. После двух дней обучения система смогла различать голоса разных людей с точностью около 78%. Эти эксперименты доказали, что живые нейроны можно использовать для обработки информации, причем они часто учатся быстрее и потребляют меньше энергии, чем их цифровые аналоги.
Следующим логичным шагом стала интеграция с робототехникой. В 2024 году в Тяньцзиньском университете (Китай) представили робота на колесах, управляемого мозговым органоидом размером с горошину, установленным на специальный чип MetaBOC. Органоид обрабатывал данные с сенсоров робота, а его нейронная активность расшифровывалась и преобразовывалась в команды для моторов. После тренировки система научилась избегать препятствий.
Другой проект, FinalSpark, экспериментирует с использованием дофамина в качестве биологической «награды». Оригинальная методика позволяет тренировать органоидные системы, тем самым создавая основу для высокоэффективных кибернетических платформ машинного обучения.
Границы больше нет
Несмотря на однозначную перспективность, технология сталкивается с серьезными ограничениями. Органоиды содержат десятки тысяч нейронов, а это ничтожно мало по сравнению с 86 миллиардами в мозге взрослого человека. Органоиды лишены сложной архитектуры настоящего мозга, кровеносных сосудов и систем жизнеобеспечения. Из-за этого они чрезвычайно хрупки и живут лишь несколько недель или месяцев в идеальных условиях.

У этих китайских роботов есть биологический органоид мозга, а также нейронный чип
Однако даже в своем нынешнем виде «живые компьютеры» открывают уникальные возможности, особенно в медицине. Поскольку органоиды выращиваются из человеческих клеток, они идеально подходят для моделирования болезней. Ученые уже используют их для изучения эпилепсии, аутизма и болезни Альцгеймера. Подключение к электродам позволяет наблюдать сложную электрическую активность при этих состояниях и тестировать потенциальные лекарства.
Создание органоидов из индуцированных стволовых клеток конкретного пациента открывает путь к персонализированной медицине и может сократить потребность в испытаниях на животных
— доктор Рамон Веласкес из университета Аризоны.
Исследования 2024-2025 годов заглядывают еще дальше. Ученые обсуждают концепцию OBCI (органиод-мозговой интерфейс), когда выращенная нейронная ткань в будущем могла бы имплантироваться в поврежденный мозг, чтобы стимулировать восстановление связей, выступая в роли живого нейропротеза. Эксперименты на грызунах уже показали, что пересаженные человеческие органоиды могут приживаться и стимулировать рост новых сосудов и нейронных отростков.
Эти перспективы неизбежно порождают этические вопросы. Нейробиологи, включая доктора Веласкеса, предостерегают от поспешного приписывания органоидам «сознания» или «разума». Хотя они проявляют активность, это бесконечно далеко от осознанности или способности чувствовать боль.
Впрочем, наука развивается семимильными шагами, поэтому ученые предлагают уже сейчас приступить к разработке этических рамок. Это позволит опередить возможные спекуляции и общественную реакцию, которые могут затормозить перспективные исследования.
Сегодня мы наблюдаем лишь первые, робкие шаги на пути к синтезу биологии и вычислительной техники. Пока непонятно, приведет ли этот путь к киборгам с живыми нейронными блоками, к революции в неврологии или к чему-то совершенно неожиданному. Ясно одно: граница между живой тканью и машиной, которую когда-то считали непреодолимой, теперь не просто размыта. Она становится полем для самых смелых экспериментов человечества.
- Денис Петровский
- zmescience.com
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Древняя легенда о появлении Ангары оказалась чистой правдой: об этом рассказал российский ученый
Эта была чудовищная катастрофа: мегапоток в считаные часы изменил ландшафт на сотни километров вокруг...
Сокровища, 400 лет пролежавшие на дне, наконец-то, найдены: зря английский король сжег тогда 19 ведьм
Прорыв в поисках произошел, когда применили самые современные технологии...
Энергетическая революция отменяется? Ученые рассказали, как водород убивает современные турбины
Топливо будущего оказалось с таким опасным подвохом, что в пору от него отказаться...
Еще одна тайна Туринской плащаницы: лазер «проявил» то, что скрывалось веками
Почему сейчас ученые уверены: в момент воскрешения Христа изображения на ткани еще не было?...
Был ли император Петр татарином по матери: что говорят документы и ученые?
Эта история имела продолжение: впоследствии родственники царя оказались еще… и «германцами»...
Самый популярный авиалайнер оказался «дырявым»: Boeing-737 взломали за одну минуту «монеткой»
Оказалось, что некоторые устройства в самолете не менялись… еще с прошлого века...
Об этой проблеме не говорят вслух на орбите, но теперь ученые смогут помочь космонавтам
Эксперты говорят: если не исправить сложившуюся ситуации, то о полетах на Марс и дальше можно забыть...
Жизнь без «экранов»: зачем топ-менеджеры Кремниевой долины жестко урезали своим детям доступ к гаджетам?
Двуличие этих людей поражает: для себя одни правила, для миллиардов простых смертных — другие...
Правда ли, что животные в зоопарке страдают, или это давно опровергнутый миф?
Выводы экспертов оказались крайне неоднозначными и в части даже парадоксальными...
Химчистка — опасная зона: ученые рассказали, почему не стоит жить по соседству с такими заведениями
На скрытые точки отравления никто не обращает внимания, но они порой опаснее заводов и фабрик...
Зловещий секрет 2000-летних рисунков: стало известно, из чего делали несмываемую краску в Древнем Китае
Особый ингредиент буквально заставлял краску врастать в поверхность скалы...
«Дырявые» спутники: в программах NASA нашли лазейку для хакеров
Очень удивительно, как террористы еще не захватили контроль над орбитальными аппаратами...
Неожиданное открытие: талая вода Гренландии усиливает аномальную жару в Европе
Ученые предупреждают: уже через несколько лет европейцы будут вспоминать нынешнее лето как приятную прохладу...
Китайские «россияне» оказались самыми высокими людьми в последний ледниковый период
Ученые говорят, что денисовцы из Тайваня нарушали основные законы эволюции и приспособления...