Компьютерный процессор, сделанный из клеток мозга
Компьютерный процессор, сделанный из клеток мозга
Это звучит как что-то из научно-фантастического фильма: «биокомпьютер», работающий на клетках человеческого мозга. На самом деле, группа исследователей представила в журнале Frontiers in Science «дорожную карту», которая может сделать этот сценарий реальностью через несколько десятилетий.
В ней авторы описывают развитие «органоидного интеллекта» (ОИ), который может не только сделать возможными более мощные и экономичные компьютеры, но и продвинуть разработку лекарств. В основе лежат органоиды мозга – тканевые структуры, выращенные в лаборатории из человеческих клеток, которые характерны для определенных областей мозга.
ИИ позволяет сделать компьютеры более похожими на мозг
Несмотря на все впечатляющие успехи, которых компьютерные технологии, и в частности искусственный интеллект (ИИ), добились в последние десятилетия, человеческий мозг по-прежнему считается непревзойденным в плане возможностей обучения и памяти. Однако новый тип биологической компьютерной системы может расширить эти границы. Ведь если до сих пор искусственный интеллект был направлен в основном на то, чтобы сделать компьютеры более похожими на мозг, то теперь органоиды мозга должны стать более похожими на компьютер.
Руководитель группы Томас Хартунг из Университета Джона Хопкинса видит три основные области применения органоидного интеллекта: Он может помочь лучше понять функции мозга. Он также может произвести революцию в разработке лекарств против нейродегенеративных заболеваний, таких как деменция. И, наконец, он может изменить компьютерные технологии.
По словам Хартунга, компьютеры могут обрабатывать данные и числа быстрее, чем люди. Но люди все равно лучше, когда речь идет о сложных логических задачах. Кроме того, один нейрон в мозге может соединяться с 10 000 других нервных клеток, что представляет собой совершенно иной способ обработки и хранения информации, говорит он.
Исследователи используют клетки из образцов человеческой кожи
Команда использует иллюстрации, чтобы показать, как может выглядеть биологическое оборудование: на одной из них изображено скопление клеток – органоид – плавающий в посуде с жидкостью и соединенный с внешней средой крошечными трубками.
Для создания таких органоидов исследователи используют клетки из образцов человеческой кожи, которые сначала переводят в состояние, подобное стволовым клеткам, а затем индуцируют их развитие в клетки мозга. Каждый из полученных трехмерных органоидов мозга содержит около 50 000 клеток, что все еще слишком мало для предполагаемых биокомпьютеров: «Для поддержки сложных вычислений мы хотим увеличить это число до десяти миллионов», – пишет команда.
Система трубок и жидкости, показанная на рисунке, обслуживает органоиды: Через нее они получают кислород, питательные вещества и факторы роста, а отходы удаляются. Кроме того, исследователи описывают технологии, позволяющие посылать информацию клеткам и считывать, о чем они «думают». Авторы планируют адаптировать инструменты из различных дисциплин, таких как биоинженерия и машинное обучение, а также разработать новые устройства для стимуляции и записи.
«Мы разработали интерфейс мозг-компьютер»
Хартунг объясняет: «Мы разработали интерфейс мозг-компьютер, своего рода ЭЭГ-шапочку для органоидов, которую мы представили в статье, опубликованной в августе. Это гибкая оболочка, плотно покрытая крошечными электродами, которые могут как принимать сигналы от органоида, так и передавать их ему».
То, что ОИ принципиально осуществима, уже было доказано в предыдущих работах, говорит Хартунг, приводя в пример исследование своего соавтора Бретта Кагана (Cortical Labs в Мельбурне). В 2022 году команда Кагана показала, что можно обучить культуры клеток мозга видеоигре «Понг», в которой точка на экране отбивается вперед и назад, подобно теннису.
Конечно, Хартунг говорит, что могут пройти десятилетия, прежде чем органоидный интеллект сможет обеспечить работу системы, такой же разумной, как мышь. Но уже сейчас возникают сложные этические вопросы. Могут ли органоиды мозга чувствовать страдания или даже развивать сознание? И какие права будут иметь доноры клеток кожи? Для устранения этих неопределенностей авторы предлагают, чтобы процесс исследования постоянно контролировался группой специалистов по этике, исследователей и представителей общественности, которые бы совместно выявляли, обсуждали и отвечали на соответствующие вопросы.
Озабоченность по поводу превышения этически сформулированных границ действия
Фактически, в заявлении Национальной академии наук Леопольдины речь идет об органоидах мозга уже в 2022 году, которые при нынешних возможностях могут достичь размера горошины. Авторы Леопольдины заявили: «Производство и исследование этих новых образований может легко вызвать беспокойство и опасения по поводу нарушения этически сформулированных границ действия, поскольку мы имеем дело с такими клеточными совокупностями, которые образуют биологический субстрат человеческого разума и инструментализированы в высшей степени искусственно». В обозримом будущем, однако, не стоит ожидать, что они смогут развить чувство боли или другие, даже рудиментарные состояния сознания.
«В то же время, однако, исследования органоидов мозга – это очень динамичная область исследований, в которой за последние годы был достигнут значительный прогресс, а в будущем можно ожидать еще большего», – говорится далее. В этом случае может возникнуть необходимость в регулировании со стороны специального комитета по этике.
Читайте также:
- Исследование: дети слишком долго сидят перед телевизором и компьютером
- Heraeus присоединяется к стартапу Smart Steel Technologies, занимающемуся разработкой искусственного интеллекта
- Бьорн из “Аббы”: песни, созданные искусственным интеллектом, лучше, чем написанные музыкантами
Читайте также:
Обсуждение
Самые последние новости
