Dort, wo Computer mit lebenden Gehirnzellen hergestellt werden

Im Labor von Cortical Labs, einem Unternehmen mit Sitz in Melbourne, Australien, nimmt CL1 Gestalt an, der weltweit erste Biocomputer mit menschlichen Gehirnzellen.

In einem riesigen Labor außerhalb von Cambridge nimmt ein erstaunlicher „biologischer Computer“ Gestalt an. 200.000 im Labor gezüchtete menschliche Gehirnzellen sitzen auf Siliziumschaltkreisen und übertragen synchronisierte elektrische Aktivitäten an einen Bildschirm für die Außenwelt .

CL1, etwa so groß wie zwei Schuhkartons, wurde von Cortical Labs entwickelt – einem in Melbourne, Australien, ansässigen Unternehmen, das an der Schaffung einer „synthetischen biologischen Intelligenz“ (SBI) arbeitet – einer neuen Form des Computing, deren Potenzial weit über das der konventionellen Elektronik und anderer aufkommender Technologien wie dem Quantencomputing hinausgeht.

Biocomputer mit lebenden Gehirnzellen

„Wie unser Gehirn werden Biocomputer bei der Informationsverarbeitung um ein Vielfaches weniger Energie verbrauchen als herkömmliche Elektronik. Zukünftige Anwendungen könnten in der Robotik, der Sicherheit und im Metaversum liegen“, sagte Hon Weng Chong, CEO von Cortical Labs, gegenüber der Financial Times.

Die Suche nach Alternativen zur konventionellen, energiehungrigen Elektronik hat das neue Feld des Biocomputings hervorgebracht. Die Idee hinter diesem Gerät ist es, die Intelligenz der Gehirnzellen direkt anzuzapfen, anstatt sie durch „neuromorphe“ Verarbeitung und künstliche Intelligenz in Silizium zu emulieren.

Erste Anwendungen von CL1 finden sich in der Neurowissenschaft und der pharmazeutischen Forschung, wo es darum gehtzu erforschen, wie sich verschiedene Chemikalien und Arzneimittelkandidaten auf die Informationsverarbeitung in Gehirnzellen auswirken.

Im CL1-Biocomputer wachsen menschliche Neuronen auf Siliziumschaltkreisen. Foto: Financial Times.

„Die nächste Innovationsstufe wird neue und fortschrittlichere Formen der Datenverarbeitung hervorbringen, die über herkömmliche KI-Systeme hinausgehen. Dabei kommen dieselben Prozessoren, die sogenannten Neuronen, zum Einsatz, die die Grundlage der Intelligenz in lebenden Organismen bilden“, fügte Chong hinzu.

Für Mark Kotter, Professor für klinische Neurologie an der Universität Cambridge und Gründer von bit.bio, liegt die Bedeutung von CL1 darin, dass es die erste „Maschine“ ist, die die Rechenleistung von Gehirnzellen zuverlässig beurteilen kann.

Karl Friston, Professor für Neurowissenschaften am University College London, der auch wissenschaftlich mit einigen Wissenschaftlern von Cortical Labs zusammengearbeitet hat, sagte, das Gerät könne als der erste kommerziell erhältliche simulierte biologische Computer angesehen werden.

„Das eigentliche Geschenk dieser Technologie ist jedoch nicht für die Informatik gedacht, zumindest nicht im Moment. Vielmehr ermöglicht sie es Wissenschaftlern, Experimente an einem kleinen Gehirn durchzuführen“, kommentierte Friston.

Herausforderungen und Zukunftsaussichten

Im CL1-System werden im Labor gezüchtete Neuronen auf einem flachen Elektroden-Array aus Metall und Glas platziert. 59 Elektroden bilden hier die Basis eines stabileren Netzwerks und ermöglichen dem Benutzer ein hohes Maß an Kontrolle über die Aktivierung des neuronalen Netzwerks.

Dieses SBI-„Gehirn“ wird dann in eine rechteckige Lebenserhaltungsbox gelegt und mit einem Softwaresystem verbunden, um in Echtzeit zu arbeiten.

„Die Perfusionskomponente fungiert als Lebenserhaltungssystem für die Zellen. Sie filtert Abfallstoffe, regelt die Temperatur, mischt Gase und pumpt, um alles in Bewegung zu halten“, erklärt Brett Kagan, wissenschaftlicher Leiter bei Cortical Labs.

Im Labor baut Cortical Labs derzeit Boxen für den ersten Server-Stack seiner Art für biologische neuronale Netzwerke. Er besteht aus 30 separaten Einheiten, jede mit Zellen auf ihrem Elektroden-Array, und soll in den kommenden Monaten online gehen.

Mikroskopische Ansicht von Nervenzellen, die auf elektronischen Schaltkreisen wachsen. Foto: Financial Times.

Das aktuelle Ziel des Teams ist es, bis Ende 2025 vier Server-Racks für die kommerzielle Nutzung über die Cloud bereitzustellen. Ein Rack mit CL1-Boxen verbraucht nur etwa 850 bis 1.000 Watt Strom. Jede Box kostet etwa 35.000 US-Dollar und benötigt keinen externen Computer zum Betrieb.

Ein weiteres großes Problem besteht jedoch darin, dass Neuronen in CL1 nur wenige Monate überleben können. CL1 wird durch einen konstanten Flüssigkeitsfluss aufrechterhalten, der Nährstoffe zuführt und Abfallstoffe entfernt.

„Ein Nachteil eines solchen Systems ist, dass wir noch nicht herausgefunden haben, wie man Speicher überträgt. Sobald das System ausfällt, muss man wieder von vorne beginnen“, sagte Chong.

Chong ist sich auch der ethischen Bedenken bewusst, die in Zukunft auftreten könnten, wenn Biocomputer und Neuronenkulturen die Grundelemente des Bewusstseins entwickeln.

„Diese Systeme sind empfindungsfähig, weil sie auf Reize reagieren und daraus lernen. Wir werden mehr darüber lernen, wie das menschliche Gehirn funktioniert, aber wir beabsichtigen nicht, ein Gehirn in einem Aquarium zu erschaffen“, sagte der CEO von Cortical Labs.

Quelle: https://znews.vn/ben-trong-noi-tao-ra-may-tinh-chay-bang-te-bao-nao-song-post1565252.html