生きた脳細胞が作られるコンピューターが動作する場所の内部

オーストラリアのメルボルンに拠点を置くCortical Labs社の研究室では、人間の脳細胞を組み込んだ世界初のバイオコンピューター、CL1が形になりつつある。

ケンブリッジ郊外の広大な研究室で、驚くべき「生物学的コンピュータ」が形作られつつある。研究室で培養された20万個の人間の脳細胞がシリコン回路上に配置され、同期した電気活動を外界用のスクリーンに送信している。

靴箱2つ分ほどの大きさのCL1は、オーストラリアのメルボルンに拠点を置くCortical Labs社によって開発された。同社は「合成生物学的知能」（SBI）の開発に取り組んでいる。SBIとは、従来の電子機器や量子コンピューティングなどの他の新興技術をはるかに超える可能性を秘めた新しい形態のコンピューティングである。

生きた脳細胞で動くバイオコンピューター

「私たちの脳と同様に、バイオコンピューターは情報処理において従来の電子機器に比べて何倍も少ないエネルギーしか消費しません。将来的には、ロボット工学、セキュリティ、メタバースといった分野への応用が期待されます」と、Cortical LabsのCEOであるホン・ウェン・チョン氏はフィナンシャル・タイムズ紙に語った。

従来の電力消費量の多い電子機器に代わる技術の探求が、バイオコンピューティングという新たな分野を生み出しました。このデバイスの背後にあるアイデアは、「ニューロモルフィック」処理やAIを用いてシリコン上で脳細胞の知能を模倣するのではなく、脳細胞の知能を直接活用することです。

CL1 の初期アプリケーションは神経科学と製薬研究に適用されており、さまざまな化学物質や薬物候補が脳細胞の情報処理にどのように影響するかを調査するのに役立っています。

CL1バイオコンピューター内部では、シリコン回路上でヒトのニューロンが成長している。写真：フィナンシャル・タイムズ

「イノベーションの次の段階では、従来のAIシステムを凌駕する、より高度なコンピューティング技術が生み出されるでしょう。ニューロンと呼ばれる、生体の知能の基盤となるプロセッサと同じものが使用されます」とチョン氏は付け加えた。

一方、ケンブリッジ大学の臨床神経学教授であり、bit.bioの創設者でもあるマーク・コッター氏にとって、CL1の重要性は、脳細胞の計算能力を信頼性をもって評価できる初の「マシン」であるという事実にある。

ユニバーシティ・カレッジ・ロンドンの神経科学教授で、コルティカル・ラボの科学者らと学術的に協力してきたカール・フリストン氏は、この装置は初の市販可能なシミュレートされた生物学的コンピュータと言えるだろうと語った。

「しかし、この技術の真の恩恵は、少なくとも今のところはコンピューターサイエンスにはありません。むしろ、科学者が小さな脳を使って実験を行うことを可能にする技術なのです」とフリストン氏はコメントした。

課題と将来の展望

CL1システム内部では、実験室で培養されたニューロンが金属とガラスの平らな電極アレイ上に配置されます。59個の電極がより安定したネットワークの基盤を形成し、ユーザーはニューラルネットワークの活性化を高度に制御できます。

この SBI の「頭脳」は長方形の生命維持ボックス内に配置され、ソフトウェア システムに接続されてリアルタイムで動作します。

「灌流コンポーネントは細胞の生命維持システムとして機能します。老廃物を濾過し、温度を制御し、ガスを混合し、ポンプですべての細胞を動かし続けます」と、Cortical Labsの最高科学責任者であるブレット・ケイガン氏は説明します。

コーティカル・ラボは、この研究室で、この種のものとしては初となる生物学的ニューラルネットワーク・サーバースタックを構築するためのボックスを組み立てている。このスタックは30個の独立したユニットで構成され、各ユニットには電極アレイ上に細胞が配置されており、今後数ヶ月以内にオンラインになる予定だ。

電子回路上で成長する神経細胞の顕微鏡写真。写真：フィナンシャル・タイムズ。

チームの現在の目標は、2025年末までに4台のサーバーラックをクラウド経由で商用利用できるようにすることです。CL1ボックス1ラックあたりの消費電力はわずか850～1,000ワットです。ボックス1台あたりの価格は約35,000ドルで、動作に外部コンピューターは必要ありません。

しかし、もうひとつの大きな問題は、CL1 ではニューロンが数か月しか生存できないことです。CL1 は、栄養素を供給し老廃物を除去するために一定の体液の流れによって維持されています。

「このようなシステムの欠点の一つは、メモリの転送方法がまだ解明されていないことです。システムが停止すると、最初からやり直さなければなりません」とチョン氏は述べた。

チョン氏はまた、バイオコンピューターとニューロン培養が意識の基本要素を開発した場合に将来生じる可能性のある倫理的懸念についても認識している。

「これらのシステムは刺激に反応し、そこから学習するため、知覚力を持っています。人間の脳の働きについてさらに学ぶことはありますが、水槽の中に脳を作り出すつもりはありません」と、コーティカル・ラボのCEOは述べた。

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