Eljött az idő egy újfajta számítógép létrehozására – mondják a John Hopkins Egyetem kutatói Dr. Brett Kagannal, a melbourne-i Cortical Labs vezető tudósával, aki nemrégiben vezette a DishBrain-projektet, amelyben emberi sejteket egy Petri-csészében helyeztek el és az megtanult Pongozni.
A Frontiers in Science folyóiratban február 27-én megjelent cikkben a csapat felvázolja, hogy a biológiai számítógépek hogyan tudnák bizonyos alkalmazásokban felülmúlni a mai elektronikus számítógépeket, miközben a mai számítógépek és szerverfarmok által igényelt elektromosság egy kis hányadát használnák fel.
Az organoid intelligencia (OI) egy feltörekvő tudományos terület, amelynek célja olyan bioszámítógépek létrehozása, amelyekben a laboratóriumban termesztett agyi organoidok „biológiai hardverként” szolgálnak. A megjelent cikkükben Smirnova és munkatársai felvázolják az elképzelés megvalósításához szükséges multidiszciplináris stratégiát: a következő generációs organoid és agy-számítógép interfész technológiáktól az új gépi tanulási algoritmusokon át a big data infrastruktúrákig.
A biológiai számítástechnika (vagy bioszámítástechnika) gyorsabb, hatékonyabb és erősebb lehet, mint a szilícium alapú számítástechnika és a mesterséges intelligencia, és csak az energia töredékét igényli.
Kezdik azzal, hogy 50 ezer agysejtből álló kis klasztereket készítenek, amelyek őssejtekből nőttek ki és organoidokként ismertek. Ez körülbelül egyharmada akkora, mint egy gyümölcslégy agya. Ha 10 millió neuront céloznak meg, az körülbelül annyi lenne, mint egy teknősbéka agyában. Összehasonlításképpen: az átlagos emberi agyban több mint 80 milliárd idegsejt található.
A cikk rávilágít arra, hogy az emberi agy hogyan teljesít, továbbra is nagymértékben felülmúlja a gépeket bizonyos feladatok elvégzésében. Az emberek például néhány minta felhasználásával megtanulhatnak megkülönböztetni kétféle objektumot (például kutyát és macskát), míg az AI-algoritmusokhoz sok ezerre van szükség. És bár a mesterséges intelligencia 2016-ban legyőzte a világbajnokot a Go-ban, 160 ezer játék adatai alapján képezték ki – ez egyenértékű napi öt óra játékkal, több mint 175 éven keresztül.
Az agy energiahatékonyabb is. Úgy gondolják, hogy agyunk egy átlagos otthoni számítógép kapacitásának több mint egymilliószorosát (2,5 petabájt) képes tárolni, mindössze néhány watt teljesítmény felhasználásával. Ezzel szemben az amerikai adatfarmok évente több mint 15 ezer megawattot használnak fel, ennek nagy részét több tucat széntüzelésű erőmű állítja elő.
A cikkben a szerzők felvázolják az „organoid intelligencia” vagy OI tervüket, a sejtkultúrában termesztett agyi organoidokkal. Bár az agyi organoidok nem „mini agyak”, az agy működésének és szerkezetének kulcsfontosságú aspektusai közösek. Az organoidokat a jelenlegi körülbelül 50 ezer sejtről drámai mértékben ki kellene bővíteni. „Az OI esetében ezt a számot 10 millióra kellene növelnünk” – mondja Thomas Hartung vezető szerző, a baltimore-i Johns Hopkins Egyetem munkatársa.
Brett és kollégái a Cortical Labs-tól már bebizonyították, hogy lehetségesek emberi agysejteken alapuló bioszámítógépeket létrehozni. A Neuronban nemrég megjelent tanulmány kimutatta, hogy az agysejtek lapos kultúrája megtanulhatja a Pong-videojátékot.
„Megmutattuk, hogy képesek vagyunk olyan módon kölcsönhatásba lépni az élő biológiai neuronokkal, amelyek arra kényszerítik őket, hogy módosítsák tevékenységüket, ami olyasmihez vezet, ami az intelligenciához hasonlít” – mondja Kagan a viszonylag egyszerű pongozó DishBrainről. „A Hartung professzor és munkatársai által az organoid intelligencia együttműködésre összeállított csapattal, a Cortical Labs most megpróbálja megismételni ezt a munkát agyi organoidokkal.”
A technológia azt is lehetővé teheti a tudósok számára, hogy jobban tanulmányozzák a személyre szabott agyi organoidokat, amelyeket idegi rendellenességekben, például Alzheimer- kórban szenvedő betegek bőréből vagy kis vérmintáiból fejlesztettek ki, és teszteket futtathatnak annak kiderítésére, hogy a genetikai tényezők, gyógyszerek és toxinok hogyan befolyásolják ezeket az állapotokat.
