Некоторые исследователи в академических кругах и коммерческом секторе, опасаясь стремительно растущих потребностей ИИ в хранении данных и энергии, сосредоточились на развивающейся области, известной как биокомпьютинг.
Из человеческих нейронов удалось собрать «живой компьютер»
Швейцарская компания FinalSpark разработала процессор на живых человеческих нейронах. Доступ к платформе открыт для исследователей, его можно арендовать и экспериментировать удаленно, разрабатывая различные варианты использования «живого компьютера». К работе уже подключились 34 университета.
Часть органоида мозга, созданного с использованием стволовых клеток человека (фиолетовые). Steve Gschmeissner/Science Photo Library
Наш мозг невероятно энергоэффективен по сравнению с любыми искусственными вычислительными системами. Все компьютерные системы сегодня зависят от кремниевого оборудования, которое было основой вычислений еще 1950-е годы. Но что, если бы компьютеры можно было формировать из живой биологической материи? Возможно, удалось бы решить проблему энергоэффективности вычислений.
Этот подход использует синтетическую биологию, такую как миниатюрные кластеры выращенных в лаборатории клеток, так называемых органоидов, для создания компьютерной архитектуры. Один лидеров биокомпьютинга — швейцарская компания FinalSpark, которая в начале этого года запустила проект Neuroplatform — компьютерную платформу, работающую на органоидах человеческого мозга. Платформы открыта исследователей, и ученые могут ее арендовать через Интернет за 500 долларов в месяц.
Соучредитель FinalSpark Фред Джордан говорит: «Наша главная цель — искусственный интеллект, потребляющий в 100 000 раз меньше энергии», чем требуется в настоящее время для обучения современного генеративного ИИ.
Как работает «живой компьютер»
Четыре кластера живых нейронов подключены к электродам на чипе Neuroplatform компании FinalSpark.
Neuroplatform использует несколько процессорных блоков, в каждом из которых размещено четыре сферических мозговых органоида. Каждый органоид диаметром 0,5 миллиметра подключен к восьми электродам, которые стимулируют нейроны внутри живой сферы. Эти же электроды также связывают органоиды с обычными компьютерными сетями.
Нейроны выборочно подвергаются воздействию нейромедиатора дофамина, чтобы имитировать естественную систему вознаграждения человеческого мозга. Положительное дофаминовое вознаграждение и электрическая стимуляция — тренируют нейроны органоидов, побуждая их формировать новые пути и связи во многом так же, как в живом человеческом мозге. Если это обучение будет усовершенствовано, то в конечном итоге органоиды смогут имитировать «живой» искусственный интеллект, который не использует кремниевые чипы.
Органоид человеческого мозга, на котором цветом выделены различные типы клеток: ядра (пурпурный), клетки-предшественники (желтый), новорожденные нейроны (синий).
Исследовательские группы из 34 университетов запросили разрешение использовать биокомпьютеры FinalSpark. Проект каждого из них сосредоточен на разных аспектах биовычислений. Например, группа из Мичиганского университета изучает электрические и химические подсказки, необходимые для изменения активности органоидов, — ученые создают своего рода специфичный для органоидов компьютерного языка. Ученые из Университета Ланкастера в Лейпциге в Германии пытаются вписать органоиды в различные модели обучения ИИ.
Остаются нерешенными вопросы о способности органоидных вычислений конкурировать с кремниевыми в больших масштабах. Живой мозг умирает: органоиды FinalSpark живут в среднем около 100 дней (и это значительный прогресс по сравнению с первоначальным сроком жизни эксперимента, который составлял всего несколько часов). Но Джордан отмечает, что Neuroplatform «оптимизировала» свой внутренний процесс изготовления органоидов, и в настоящее время на ее предприятии их находится от 2000 до 3000.
Джордан хорошо осведомлен о сомнениях, связанных с использованием культивированных человеческих нейронов в немедицинских целях. Главный вопрос: не могут ли такие органоиды однажды обрести сознание? Хотя на сегодня никаких указаний на такого рода процессы нет, Джордан говорит, что в настоящее время он ищет философов и исследователей с «культурным бэкграундом, чтобы помочь нам ответить на эти этические вопросы».