Μέσα στο μέρος όπου οι υπολογιστές λειτουργούν με ζωντανά εγκεφαλικά κύτταρα

Μέσα στο εργαστήριο της Cortical Labs, μιας εταιρείας με έδρα τη Μελβούρνη της Αυστραλίας, ο CL1, ο πρώτος βιοϋπολογιστής στον κόσμο που ενσωματώνει ανθρώπινα εγκεφαλικά κύτταρα, παίρνει μορφή.

Σε ένα τεράστιο εργαστήριο έξω από το Κέιμπριτζ, ένας εκπληκτικός «βιολογικός υπολογιστής» παίρνει μορφή. 200.000 ανθρώπινα εγκεφαλικά κύτταρα, που καλλιεργούνται σε εργαστήριο, βρίσκονται σε κυκλώματα πυριτίου, μεταδίδοντας συγχρονισμένη ηλεκτρική δραστηριότητα σε μια οθόνη για τον έξω κόσμο .

Το CL1, με μέγεθος περίπου όσο δύο κουτιά παπουτσιών, αναπτύχθηκε από την Cortical Labs, μια εταιρεία με έδρα τη Μελβούρνη της Αυστραλίας, η οποία εργάζεται για τη δημιουργία «συνθετικής βιολογικής νοημοσύνης» (SBI) — μιας νέας μορφής πληροφορικής που θα μπορούσε να προσφέρει δυνατότητες πολύ πέρα ​​από τα συμβατικά ηλεκτρονικά και άλλες αναδυόμενες τεχνολογίες όπως η κβαντική υπολογιστική.

Βιολογικός υπολογιστής που τροφοδοτείται από ζωντανά εγκεφαλικά κύτταρα

«Όπως και οι εγκέφαλοι μας, οι βιοϋπολογιστές θα καταναλώνουν πολλές φορές λιγότερη ενέργεια από τις συμβατικές ηλεκτρονικές συσκευές κατά την επεξεργασία πληροφοριών. Οι μελλοντικές εφαρμογές θα μπορούσαν να περιλαμβάνουν τη ρομποτική, την ασφάλεια και το μετασύμπαν», δήλωσε στους Financial Times ο Hon Weng Chong, Διευθύνων Σύμβουλος της Cortical Labs.

Η αναζήτηση εναλλακτικών λύσεων στα συμβατικά, ενεργοβόρα ηλεκτρονικά συστήματα έχει πυροδοτήσει τον νέο τομέα της βιοϋπολογιστικής. Η ιδέα πίσω από αυτή τη συσκευή είναι να αξιοποιήσει άμεσα την νοημοσύνη των εγκεφαλικών κυττάρων, αντί να την μιμηθεί στο πυρίτιο μέσω «νευρομορφικής» επεξεργασίας και τεχνητής νοημοσύνης.

Οι αρχικές εφαρμογές του CL1 εφαρμόζονται στη νευροεπιστήμη και τη φαρμακευτική έρευνα, συμβάλλοντας στη διερεύνηση του τρόπου με τον οποίο διαφορετικές χημικές ουσίες και υποψήφιοι για φάρμακα επηρεάζουν την επεξεργασία πληροφοριών από τα εγκεφαλικά κύτταρα.

Μέσα στον βιοϋπολογιστή CL1, ανθρώπινοι νευρώνες αναπτύσσονται σε κυκλώματα πυριτίου. Φωτογραφία: Financial Times.

«Τα επόμενα στάδια της καινοτομίας θα δημιουργήσουν νέες και πιο προηγμένες μορφές πληροφορικής πέρα ​​από τα συμβατικά συστήματα τεχνητής νοημοσύνης. Χρησιμοποιεί τους ίδιους επεξεργαστές που ονομάζονται νευρώνες — οι οποίοι αποτελούν τη βάση της νοημοσύνης στους ζωντανούς οργανισμούς», πρόσθεσε ο Chong.

Εν τω μεταξύ, για τον Μαρκ Κότερ, καθηγητή κλινικής νευρολογίας στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ και ιδρυτή του bit.bio, η σημασία του CL1 έγκειται στο γεγονός ότι είναι η πρώτη «μηχανή» που μπορεί να αξιολογήσει αξιόπιστα την υπολογιστική ισχύ των εγκεφαλικών κυττάρων.

Ο Καρλ Φρίστον, καθηγητής νευροεπιστήμης στο University College London, ο οποίος έχει επίσης συνεργαστεί ακαδημαϊκά με ορισμένους από τους επιστήμονες των Cortical Labs, δήλωσε ότι η συσκευή θα μπορούσε να θεωρηθεί ο πρώτος εμπορικά διαθέσιμος προσομοιωμένος βιολογικός υπολογιστής.

«Αλλά το πραγματικό δώρο αυτής της τεχνολογίας δεν αφορά την επιστήμη των υπολογιστών, τουλάχιστον προς το παρόν. Αντίθετα, είναι μια τεχνολογία που επιτρέπει στους επιστήμονες να εκτελούν πειράματα σε έναν μικρό εγκέφαλο», σχολίασε ο Friston.

Προκλήσεις και μελλοντικές προοπτικές

Μέσα στο σύστημα CL1, νευρώνες που έχουν αναπτυχθεί στο εργαστήριο τοποθετούνται σε μια επίπεδη διάταξη ηλεκτροδίων από μέταλλο και γυαλί. Εδώ, 59 ηλεκτρόδια αποτελούν τη βάση ενός πιο σταθερού δικτύου, δίνοντας στον χρήστη υψηλό βαθμό ελέγχου στην ενεργοποίηση του νευρωνικού δικτύου.

Αυτός ο «εγκέφαλος» του SBI τοποθετείται στη συνέχεια σε ένα ορθογώνιο κουτί υποστήριξης ζωής, συνδεδεμένο με ένα σύστημα λογισμικού για να λειτουργεί σε πραγματικό χρόνο.

«Το εξάρτημα έγχυσης λειτουργεί ως σύστημα υποστήριξης της ζωής για τα κύτταρα. Φιλτράρει τα απόβλητα, ελέγχει τη θερμοκρασία, αναμειγνύει αέρια και αντλεί για να διατηρεί τα πάντα σε κίνηση», εξηγεί ο Brett Kagan, επικεφαλής επιστημονικός διευθυντής της Cortical Labs.

Στο εργαστήριο, η Cortical Labs συναρμολογεί κουτιά για την κατασκευή μιας πρώτης στο είδος της στοίβας διακομιστών βιολογικού νευρωνικού δικτύου. Περιέχει 30 ξεχωριστές μονάδες, καθεμία με κελιά στη συστοιχία ηλεκτροδίων της, και αναμένεται να είναι σε λειτουργία τους επόμενους μήνες.

Μικροσκοπική άποψη νευρικών κυττάρων που αναπτύσσονται σε ηλεκτρονικά κυκλώματα. Φωτογραφία: Financial Times.

Ο τρέχων στόχος της ομάδας είναι να έχει διαθέσιμα τέσσερα rack διακομιστών για εμπορική χρήση μέσω του cloud μέχρι το τέλος του 2025. Ένα rack που περιέχει CL1 boxes χρησιμοποιεί μόνο περίπου 850-1.000 watt ισχύος. Κάθε box κοστίζει περίπου 35.000 δολάρια και δεν απαιτεί εξωτερικό υπολογιστή για να λειτουργήσει.

Ένα άλλο σημαντικό πρόβλημα, ωστόσο, είναι ότι οι νευρώνες μπορούν να ζήσουν μόνο για λίγους μήνες στο CL1, διατηρούμενοι από μια συνεχή ροή υγρού για την παροχή θρεπτικών συστατικών και την απομάκρυνση των αποβλήτων.

«Ένα μειονέκτημα ενός συστήματος όπως αυτό είναι ότι δεν έχουμε καταλάβει ακόμα πώς να μεταφέρουμε μνήμη. Μόλις το σύστημα «πεθάνει», πρέπει να ξεκινήσεις από την αρχή», είπε ο Chong.

Ο Chong γνωρίζει επίσης τις ηθικές ανησυχίες που θα μπορούσαν να προκύψουν στο μέλλον εάν οι βιοϋπολογιστές και οι νευρωνικές καλλιέργειες αναπτύξουν τα βασικά στοιχεία της συνείδησης.

«Αυτά τα συστήματα είναι αισθητήρια επειδή ανταποκρίνονται σε ερεθίσματα και μαθαίνουν από αυτά. Θα μάθουμε περισσότερα για το πώς λειτουργεί ο ανθρώπινος εγκέφαλος, αλλά δεν έχουμε καμία πρόθεση να δημιουργήσουμε έναν εγκέφαλο σε ένα ενυδρείο», δήλωσε ο Διευθύνων Σύμβουλος της Cortical Labs.

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