Naukowcy: Komputery przyszłości będą działać na ludzkich komórkach mózgowych

Swoje prognozy dotyczące tzw. inteligencji organoidalnej (OI) przedstawili w czasopiśmie "Frontiers in Science".

"Przetwarzanie danych i sztuczna inteligencja napędzają rewolucję technologiczną, ale powoli osiągają pułap – uważa prof. Thomas Hartung, kierownik grupy badawczej, która stoi za tą publikacją. - Biokomputery mogą zaoferować ogromną moc, wynikającą z zagęszczenia mocy obliczeniowej i zwiększenia wydajności, która pozwoli przekroczyć nasze obecne ograniczenia technologiczne".

Już od dwóch dekad naukowcy używają maleńkich organoidów, czyli wyhodowanych w laboratorium tkanek przypominających w prawdziwe narządy, aby móc eksperymentować na nerkach, płucach i innych organach bez konieczności przeprowadzania testów na żywych ludziach i zwierzętach.

Niedawno prof. Hartung i jego współpracownicy rozpoczęli pracę z organoidami mózgu - maleńkimi kuleczkami wyposażonymi w neurony i inne elementy tkanki mózgowej, które są w stanie wykazywać podstawowe funkcje tego organu, takie jak uczenie się i zapamiętywanie.

"To otwiera przed nami zupełnie nowy sposób badania tego, jak działa ludzki mózg – mówi Hartung. - Możemy manipulować takim układem i robić rzeczy, których ze względów etycznych nie dałoby się zrobić z ludzkim mózgiem".

Zespół zaczął hodować i łączyć komórki mózgowe w funkcjonalne organoidy w 2012 r., używając do tego komórek ludzkiej skóry, przeprogramowanych do stanu przypominającego embrionalne komórki macierzyste. Każdy organoid zawiera około 50 tys. komórek i ma wielkość układu nerwowego muszki owocowej. Z czasem badacze zaczęli myśleć o czymś więcej - o zbudowaniu futurystycznego komputera, który działałby w oparciu o takie właśnie organoidy mózgowe.

Takie biologiczne komputery, poza dużo większą wydajnością, mogłyby złagodzić wymagania dotyczące zużycia energii, co w dzisiejszych czasach jest coraz istotniejsze. Bo chociaż obecne komputery przetwarzają dane liczbowe i wykonują obliczenia znaczenie szybciej niż ludzie, to jednak nadal mózgi są dużo skuteczniejsze w podejmowaniu złożonych decyzji logicznych, np. odróżnianiu psa od kota.

"Mózg wciąż nie ma sobie równych. Nawet nowoczesne komputery mu nie dorównują. Na przykład Frontier, najnowszy superkomputer w USA, to instalacja o powierzchni 6 800 stóp kwadratowych, warta 600 milionów dolarów. Jednak dopiero w czerwcu ubiegłego roku po raz pierwszy przekroczyła możliwości obliczeniowe pojedynczego ludzkiego mózgu, przy czym zużyła na to milion razy więcej energii" – podkreśla prof. Hartung.

Mózgi nie tylko lepiej się uczą, ale są również bardziej wydajne energetycznie. Ilość energii zużywanej na szkolenie superkomputera jest zdecydowanie większa niż ilość potrzebna do utrzymania przy życiu aktywnego dorosłego człowieka przez 10 lat.

"Mózgi mają również niesamowitą pojemność. Mogą przechowywać informacje nawet do 2 500 TB. Tymczasem docieramy do fizycznych granic komputerów krzemowych, ponieważ nie możemy zmieścić większej liczby tranzystorów w małym chipie" – tłumaczy Hartung.