Start-up zasila centra danych ludzkimi komórkami mózgu

Gdy firmy na całym świecie ścigają się w budowie kolejnych centrów danych, które mają zasilać modele sztucznej inteligencji (AI), naukowcy sprawdzają, czy w systemach obliczeniowych da się wykorzystać żywe ludzkie komórki.

REKLAMA

REKLAMA

Australijski start-up twierdzi, że stworzył pierwsze na świecie urządzenie, które pozwala „uruchamiać kod” na żywych ludzkich komórkach mózgowych.

Firma Cortical Labs opracowała system, który łączy wyhodowane w laboratorium neurony ze sprzętem krzemowym. Dzięki temu użytkownicy mogą badać zastosowania od neuronauki i modelowania chorób po robotykę i sztuczną inteligencję (AI).

System CL1 działa w ten sposób, że z komórek macierzystych hoduje neurony, a następnie umieszcza je na chipach, które mogą wysyłać i odbierać sygnały elektryczne.

„Wykorzystujemy te komórki w sposób inżynieryjny, żeby zbudować coś, co tak naprawdę nigdy wcześniej nie istniało i co może mieć właściwości, z których dotąd nie mogliśmy korzystać. Jak dotąd wyniki są bardzo obiecujące” – powiedział Brett J. Kagan, dyrektor naukowy i operacyjny w Cortical Labs, w rozmowie z Euronews Next.

„Wystarczy odrobina krwi lub fragment skóry, a można wytworzyć praktycznie nieograniczoną liczbę tych komórek, które następnie da się przekształcić w neurony” – dodał Kagan.

Firma zapowiada, że pracuje nad biologicznymi ośrodkami obliczeniowymi w Melbourne i Singapurze, gdzie można byłoby instalować wiele modułów tego systemu i zdalnie z nich korzystać.

Czym różni się od klasycznego układu krzemowego?

CL1 pozwala użytkownikom wchodzić w bezpośrednią interakcję z neuronami: wysyłać do nich sygnały elektryczne jako dane wejściowe i na bieżąco odczytywać odpowiedzi komórek.

Podobnie jak tradycyjne systemy komputerowe, wykorzystuje krzemowe układy scalone. Są one jednak wyposażone w mikroelektrody, które komunikują się z żywymi neuronami, przekazując im sygnały i odczytując ich reakcje jako element procesu obliczeniowego.

Od klasycznych komputerów krzemowych odróżnia go to, że w obudowie wielkości pudełka na buty pracują żywe hodowle komórek, które do przeżycia potrzebują pożywki bogatej w składniki odżywcze. Taki sposób działania bywa określany mianem „wetware”.

Według Cortical Labs około 120 takich modułów zasila niewielkie centrum danych w Melbourne w Australii.

Choć pomysł hodowania neuronów w laboratorium nie jest nowy, Cortical Labs przekonuje, że udało jej się ustandaryzować system, który znacznie ułatwia łączenie hodowli komórkowych z elektronicznymi interfejsami, bez konieczności budowania skomplikowanych, szytych na miarę instalacji laboratoryjnych.

Wydajność ukryta w ludzkiej biologii

To, co wcześniej wymagało miesięcy, a nawet lat wyspecjalizowanej pracy w laboratorium, dzięki zintegrowanej platformie można teraz wykonać w ciągu kilku godzin lub dni – podaje firma.

Taka interakcja z biologicznymi neuronami może sprawić, że obliczenia staną się bardziej energooszczędne i elastyczne niż w przypadku tradycyjnych systemów.

„Biologia jest niezwykle energooszczędna. My, ludzie, nie potrzebujemy olbrzymich ilości danych” – podkreślił Kagan.

„Mam małą córkę i żeby nauczyła się, czym jest pies, wystarczy, że zobaczy kilka jego zdjęć. W uczeniu maszynowym potrzeba dziesiątek tysięcy, a czasem setek tysięcy przykładów, zależnie od zadania. My potrafimy też radzić sobie z niepewnością, z zaszumionymi informacjami” – dodał.

Komórki pochodzące od ludzi mogą mieć również zastosowania badawcze. Ponieważ neurony są hodowane z próbek dawców, mogą odzwierciedlać ich cechy genetyczne, co pozwala naukowcom analizować w warunkach laboratoryjnych, jak komórki reagują na różne terapie.

Mimo to tradycyjne, krzemowe komputery wciąż znacznie lepiej nadają się do precyzyjnych, szybkich obliczeń matematycznych – zaznaczył Kagan. Postęp obecnych systemów AI może zbliżać się do praktycznych granic, bo wymagają one coraz większych ilości danych i mocy obliczeniowej.

Jego zdaniem przyszłe systemy będą raczej łączyć podejście biologiczne z krzemowym, aby osiągnąć możliwości, których żaden z tych typów technologii nie zapewni samodzielnie.

„Przyszłość informatyki nadejdzie wtedy, gdy będziemy potrafili wykorzystać wszystkie dostępne nam narzędzia, aby uzyskać jak najlepszy efekt”.

Część ekspertów zgadza się, że systemy biologiczne mają atuty w postaci niskiego zużycia energii i dużej zdolności adaptacji, ale zastanawia się, jak daleko mogą zajść obecne rozwiązania.

„Jeśli korzysta się jedynie z płaskiej sieci ludzkich neuronów, nie sądzę, by dawało to istotną przewagę nad tradycyjnymi systemami krzemowymi” – powiedział w rozmowie z Euronews Next Alysson R. Muotri, dyrektor Sanford Stem Cell Education and Integrated Space Stem Cell Orbital Research (ISSCOR) Center na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego w Stanach Zjednoczonych.

Dodał, że większy potencjał mogą mieć bardziej złożone, trójwymiarowe struktury przypominające mózg, tak zwane organoidy, choć na razie pozostają one w fazie eksperymentalnej.

Etyczne dylematy związane z wykorzystaniem biologii w informatyce

Zastosowanie ludzkich komórek w systemach obliczeniowych rodzi pytania etyczne, choć badacze podkreślają, że poziom niepokoju zależy od złożoności danego systemu.

Muotri mówi, że nie widzi poważnych problemów w przypadku prostszych sieci ludzkich neuronów, takich jak te wykorzystywane przez firmy pokroju Cortical Labs.

Zastrzegł jednak, że bardziej złożone struktury przypominające mózg mogą stanowić wyzwanie.

„Anatomiczna organizacja takiej tkanki... może prawdopodobnie wytwarzać pewien rodzaj doświadczenia w naczyniu laboratoryjnym” – wyjaśnił. „To może prowadzić do powstania jakiejś formy świadomości... a dla części osób świadomość tego faktu byłaby nie do zaakceptowania”.

Takie obawy, dodał, mogą wymagać wprowadzenia nowych zasad i nadzoru w miarę rozwoju tej technologii.

Kagan przekonuje, że podejście Cortical Labs może mieć także przewagi etyczne: ograniczać konieczność testów na zwierzętach i zapewniać większą kontrolę nad systemami biologicznymi.

„Uważamy, że to zdecydowanie lepsze podejście” – podsumował.