Vědci chtějí použít laboratorně vypěstované minimozky jako hardware k biopočítačům
Vědci navrhují, že by laboratorně vypěstované „minimozky“ mohly být jednoho dne propojeny a fungovat jako výkonné a efektivní biopočítače, píše server Live Science.
V časopise Frontiers představila multidisciplinární skupina vědců svůj návrh na přeměnu malých shluků lidských mozkových buněk, tzv. mozkových organoidů, na biologický hardware schopný pokročilých výpočetních úloh – oblast, kterou nazvali „organoidní inteligence“ (OI).
Mozkové organoidy jsou malé shluky kmenových buněk na laboratorních miskách v 3D strukturách, jež napodobují strukturu a funkci lidského mozku, ale jsou jednodušší než orgán v plné velikosti. Poprvé byly vyrobeny v roce 2013 ke zkoumání mikrocefalie, což je stav, kdy je hlava kojence mnohem menší, než je průměr, a od té doby byly mozkové shluky použity ke studiu nemocí, jako je Alzheimerova choroba, Parkinsonova choroba, Zika či k opravě poškozeného mozku krysy pomocí dobře umístěných transplantátů. A nedávno se naučily hrát videohru Pong.
Vzhledem k tomu, že organoidy sdílejí mnoho typů buněk, které umožňují našemu mozku získávat a uchovávat informace, jsou podle vědců tyto mozkové částečky výjimečně vhodné pro výpočetní úlohy, které vyžadují, aby se rychle a bez velkých energetických výdajů učily, a poté informace ukládaly do kompaktních neuronových spojení.
„Zatímco křemíkové počítače jsou jistě lepší v počtech, mozky jsou lepší v učení. Například AlphaGo – umělá inteligence, která v roce 2017 porazila nejlepšího světového hráče hry Go – byla vyškolena na datech ze 160 000 her. Člověk by musel hrát pět hodin denně po dobu více než 175 let, aby stihl takové množství her,“ uvedl v prohlášení spoluautor John Hartung, profesor mikrobiologie na univerzitě Johnse Hopkinse.
„Mozek má úžasnou kapacitu pro ukládání informací, která se odhaduje na 2 500 terabajtů. Dostáváme se na fyzikální limity křemíkových počítačů, protože do malého čipu nemůžeme nacpat více tranzistorů. Ale mozek je zapojen úplně jinak. Má přibližně 100 miliard neuronů propojených více než 1 015 spojovacími body. To je obrovský výkonový rozdíl ve srovnání s naší současnou technologií,“ řekl Hartung.
Vědci napsali, že k vytvoření organoidních biopočítačů přizpůsobují nástroje z bioinženýrství a strojového učení, aby stimulovali a zaznamenávali nervovou aktivitu v mozkových organoidech. To jim umožní nejen vysílat a přijímat informace z jednotlivých organoidů, ale také je spojovat dohromady a vytvářet komplexní sítě mozkových shluků, které by mohly podporovat výkonnější výpočty.
Autoři zprávy však připouštějí, že k vytvoření sofistikovaných biopočítačů budou muset vědci nejprve překonat etické minové pole. Až dosud byly morální důsledky budování malých napodobenin lidského mozku omezeny skutečností, že typické mozkové organoidy obsahují malý počet buněk s omezeným výpočetním výkonem. Aby však bylo možné vypěstovat organoidy vhodné pro počítače, bude podle vědců nutné zvýšit jejich počet z 50 000 neuronů na 10 milionů.
Vědci se domnívají, že s růstem výpočetních schopností by propojené organoidy sice nedosáhly přímé inteligence, ale pravděpodobně by dosáhly určité formy inteligence. To vyvolává otázku, co je to vědomí a zda by se o těchto organoidech vůbec dalo říci, že ho mají.
Zdroj: jhu.edu, eurekalert.org, frontiersin.org, livescience.com, redakce