Ήρθε η ώρα να δημιουργηθεί ένα νέο είδος υπολογιστή, λένε ερευνητές από το Πανεπιστήμιο John Hopkins μαζί με τον Dr Brett Kagan, επικεφαλής επιστήμονα στο Cortical Labs στη Μελβούρνη, ο οποίος πρόσφατα ηγήθηκε της ανάπτυξης του έργου DishBrain.
Σε ένα άρθρο που δημοσιεύτηκε στο Frontiers in Science, η ομάδα περιγράφει πώς οι βιολογικοί υπολογιστές θα μπορούσαν να ξεπεράσουν τους σημερινούς ηλεκτρονικούς υπολογιστές για ορισμένες εφαρμογές, ενώ χρησιμοποιούν ένα μικρό κλάσμα της ηλεκτρικής ενέργειας που απαιτείται από τους σημερινούς υπολογιστές και τις φάρμες διακομιστών.
Όπως αναφέρει το Neuroscience News, ξεκινούν φτιάχνοντας μικρές ομάδες 50.000 εγκεφαλικών κυττάρων που έχουν αναπτυχθεί από βλαστοκύτταρα και είναι γνωστά ως οργανοειδή. Αυτό είναι περίπου το ένα τρίτο του μεγέθους του εγκεφάλου μιας μύγας. Στοχεύουν σε 10 εκατομμύρια νευρώνες που θα ήταν περίπου ο αριθμός των νευρώνων σε έναν εγκέφαλο χελώνας. Συγκριτικά, ο μέσος ανθρώπινος εγκέφαλος έχει περισσότερους από 80 δισεκατομμύρια νευρώνες.
Το άρθρο υπογραμμίζει πώς ο ανθρώπινος εγκέφαλος συνεχίζει να ξεπερνά σε μεγάλο βαθμό τις μηχανές για συγκεκριμένες εργασίες. Οι άνθρωποι, για παράδειγμα, μπορούν να μάθουν να διακρίνουν δύο είδη αντικειμένων (όπως ένας σκύλος και μια γάτα) χρησιμοποιώντας μόνο λίγα δείγματα, ενώ οι αλγόριθμοι τεχνητής νοημοσύνης χρειάζονται πολλές χιλιάδες. Και ενώ η τεχνητή νοημοσύνη κέρδισε τον παγκόσμιο πρωταθλητή στο Go το 2016, εκπαιδεύτηκε σε δεδομένα από 160.000 παιχνίδια – το ισοδύναμο με το να παίζεις πέντε ώρες κάθε μέρα, για περισσότερα από 175 χρόνια.
Οι εγκέφαλοι είναι επίσης πιο ενεργειακά αποδοτικοί. Ο εγκέφαλός μας πιστεύεται ότι είναι σε θέση να αποθηκεύσει το ισοδύναμο περισσότερο από ένα εκατομμύριο φορές τη χωρητικότητα ενός μέσου οικιακού υπολογιστή (2,5 petabytes), χρησιμοποιώντας το ισοδύναμο λίγων watt ισχύος. Τα αγροκτήματα δεδομένων των ΗΠΑ, αντίθετα, χρησιμοποιούν περισσότερα από 15.000 μεγαβάτ ετησίως, μεγάλο μέρος των οποίων παράγεται από δεκάδες σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα.
Στην εργασία, οι συγγραφείς περιγράφουν το σχέδιό τους για την «οργανοειδή νοημοσύνη», ή ΟΙ, με τα οργανοειδή του εγκεφάλου που αναπτύσσονται στην κυτταροκαλλιέργεια. Αν και τα οργανοειδή του εγκεφάλου δεν είναι «μίνι εγκέφαλοι», μοιράζονται βασικές πτυχές της λειτουργίας και της δομής του εγκεφάλου. Τα οργανοειδή θα πρέπει να επεκταθούν δραματικά από περίπου 50.000 κύτταρα επί του παρόντος.
«Για το OI, θα χρειαστεί να αυξήσουμε αυτόν τον αριθμό στα 10 εκατομμύρια», λέει ο ανώτερος συγγραφέας καθηγητής Thomas Hartung του Πανεπιστημίου Johns Hopkins στη Βαλτιμόρη.
Ο Brett και οι συνεργάτες του στο Cortical Labs έχουν ήδη αποδείξει ότι είναι δυνατοί οι βιοϋπολογιστές που βασίζονται σε ανθρώπινα εγκεφαλικά κύτταρα. Μια πρόσφατη εργασία στο Neuron έδειξε ότι μια επίπεδη καλλιέργεια εγκεφαλικών κυττάρων θα μπορούσε να μάθει να παίζει το βιντεοπαιχνίδι Pong.
«Δείξαμε ότι μπορούμε να αλληλεπιδράσουμε με ζωντανούς βιολογικούς νευρώνες με τέτοιο τρόπο που τους αναγκάζει να τροποποιήσουν τη δραστηριότητά τους, οδηγώντας σε κάτι που μοιάζει με νοημοσύνη», λέει ο Kagan από το σχετικά απλό DishBrain.
«Συνεργαζόμενοι με την ομάδα εκπληκτικών ανθρώπων που συγκέντρωσε ο καθηγητής Hartung και οι συνεργάτες του για αυτήν τη συνεργασία Organoid Intelligence, η Cortical Labs προσπαθεί τώρα να αναπαραγάγει αυτή τη δουλειά με τα οργανοειδή του εγκεφάλου».
«Θα έλεγα ότι η αναπαραγωγή του πειράματος [Cortical Labs] με οργανοειδή πληροί ήδη τον βασικό ορισμό του OI», λέει ο Thomas. «Από εδώ και στο εξής, είναι απλώς θέμα οικοδόμησης της κοινότητας, των εργαλείων και των τεχνολογιών για την αξιοποίηση του πλήρους δυναμικού του OI», είπε.
«Αυτό το νέο πεδίο βιοϋπολογιστών υπόσχεται πρωτοφανή πρόοδο στην υπολογιστική ταχύτητα, την ισχύ επεξεργασίας, την απόδοση δεδομένων και τις δυνατότητες αποθήκευσης – όλα με χαμηλότερες ενεργειακές ανάγκες», λέει ο Brett. «Η ιδιαίτερα συναρπαστική πτυχή αυτής της συνεργασίας είναι το ανοιχτό και συνεργατικό πνεύμα μέσα στο οποίο διαμορφώθηκε. Η συγκέντρωση αυτών των διαφορετικών ειδικών δεν είναι μόνο ζωτικής σημασίας για τη βελτιστοποίηση για επιτυχία, αλλά παρέχει ένα κρίσιμο σημείο επαφής για τη συνεργασία στον κλάδο».
Και η τεχνολογία θα μπορούσε επίσης να επιτρέψει στους επιστήμονες να μελετήσουν καλύτερα εξατομικευμένα οργανοειδή του εγκεφάλου που αναπτύχθηκαν από δέρμα ή μικρά δείγματα αίματος ασθενών που πάσχουν από νευρικές διαταραχές, όπως η νόσος Αλτσχάιμερ, και να εκτελέσουν δοκιμές για να διερευνήσουν πώς γενετικοί παράγοντες, φάρμακα και τοξίνες επηρεάζουν αυτές τις καταστάσεις.
