Naukowcy stworzyli „żywy komputer” z ludzkich komórek nerwowych. Bioprocesor zużywa znacznie mniej energii. Czy to przyszłość AI i medycyny?

Szwajcarscy naukowcy opracowali biokomputer, którego procesor składa się z „żywych” organoidów mózgowych. Są to miniaturowe struktury zawierające ok. 10 tysięcy komórek nerwowych. Zostały one sztucznie przekształcone z komórek skóry w pluripotencjalne komórki macierzyste, które są zdolne do różnicowania się niemal w każdy rodzaj komórek, także w komórki nerwowe.

– Szwajcarski start-up FinalSpark zbudował unikalny „żywy komputer” z 16 połączonych organoidów mózgowych (minimózgów) zbudowanych z ludzkiej tkanki. Z biokomputera mogą skorzystać wszyscy badacze, potrzebujący dostępu do sztucznej inteligencji, która zazwyczaj wymaga ogromnych zasobów – opisuje na swoim profilu na Facebooku popularyzator technologii i dziennikarz dr Maciej Kawecki.

Każdy organoid mózgowy został zbudowany z 10 tys. żywych neuronów i ma średnicę około 0,5 mm. Komórki te są umieszczone na specjalnych matrycach elektrod. Neurony podłączone są do mikroprzepływowego systemu, który utrzymuje je przy życiu. Mogą one wykonywać działania obliczeniowe, odbierać dane, przetwarzać je i odpowiadać aktywnością elektryczną. Bioprocesor jest więc zdolny do uczenia się.

Dr Kawecki tak opisuje działania naukowców tworzących bioprocesor:

Pobierając komórki macierzyste skóry człowieka tworzą z nich neurony. Te z kolei zamykają w organoidzie mózgu, który swoją wielkością przypomina mózg ludzkiego embrionu. Tak stworzony system służy do przetwarzania danych tak, jak klasyczne komputery z jedną różnicą. Dzięki inspiracji naturą, potrzebują tysiące razy mniej energii. Organoidy mózgowe są przechowywane w warunkach 37 stopni, karmione glukozą a do myślenia stymulowane syntetycznymi hormonami. System który stworzono przechwytuje informacje przetwarzane przez organoidy. Stają się one niejako żywymi procesorami.

Jednym z głównych powodów wykorzystania komórek nerwowych do stworzenia biokomputerów jest ich energooszczędność i niska produkcja CO2. Komputer z bioprocesorem zużywa miliony razy mniej energii niż procesor krzemowy wykorzystywany w tradycyjnych komputerach.

Mózg człowieka wykorzystuje zalewie 20 W energii, podczas gdy modele sztucznej inteligencji, w których używa się procesorów krzemowych są szkolone z wykorzystaniem ogromnych ilości danych, co pochłania mnóstwo energii i generuje ogromny ślad węglowy.

Badacze uważają biokomputery za przyszłość wielu dziedzin nauki. FinalSpark na specjalnej platformie daje naukowcom z całego świata możliwość przeprowadzania eksperymentów na żywych organoidach mózgowychprzez Internet. Korzystają z nich zespoły naukowców z uczelni takich jak University of Michigan, Oxford Brookes University, Freie Universität Berlin.

Organoidy mogą stać się systemem o inteligencji ogólnej, zdolnej do adaptacji i samouczenia się, dzięki czemu ich potencjał wykracza daleko poza AI. Ich zastosowania, od analizy obrazów i dźwięków po monitorowanie środowiska i modelowanie chorób neurologicznych, są niezwykle szerokie. Dodatkowo unikalna zdolność żywych komórek do reagowania na bodźce chemiczne stwarza nowe możliwości dla medycyny i biotechnologii.

Biokomputery stawiają przed nami jednak także szereg wyzwań. Komórki nerwowe mają określoną żywotność, mogą żyć nawet kilka lat, ale dokładnie nie wiadomo ile. Pod tym względem są one także unikalne, więc nie da się stworzyć za ich pomocą powtarzalnych i przewidywalnych wyników, każde działają bowiem inaczej. Pojawia się także wiele pytań natury etycznej. Z racji tego, że są to komórki mózgowe nasuwa się pytanie, czy mogą one mieć w związku z tym własną świadomość? Czy wykorzystywanie ludzkich komórek jest zgodne z prawami człowieka? Firma FinalSpark podkreśla, że współpracuje z etykami i filozofami i to im pozostawia rozstrzygnięcie tych kwestii:

– Zdajemy sobie sprawę, że może to budzić niepokój. Nawiązaliśmy kontakty z uniwersytetami i z ich ludźmi od etyki, ponieważ to oni są ekspertami w tej dziedzinie. Przybliżyliśmy im to, czym się zajmujemy. Dzięki temu osoby kompetentne w tej dziedzinie mogą rozważać konsekwencje wykorzystywania żywych neuronów do celów obliczeniowych – podkreślił w rozmowie z dr Kaweckim dr Fred Jordan.