BBC piše o biokomputingu koji više nije naučna fantastika: laboratorijski uzgojeni „mini mozgovi“ povezuju se s elektronikom kako bi rješavali zadatke uz mnogo manju potrošnju energije.
Švicarski FinalSpark i partnerski timovi rade s organoidima, nakupinama živih ljudskih moždanih ćelija uzgojenih iz matičnih ćelija kože, koje spajaju na elektrode i koriste za izvođenje jednostavnih računarskih zadataka. Ova se tehnologija naziva biokomputing ili „wetware“ i temelji se na ideji da bi se biološka efikasnost ljudskog mozga mogla iskoristiti za stvaranje potpuno nove vrste procesora.
FinalSpark, start-up sa sjedištem u švicarskom gradu Veveyu, jedan je od pionira u ovom području. Kompaniju je suosnovao dr. Fred Jordan, koji je za AFP izjavio: „Umjesto da pokušavamo oponašati mozak silicijem, upotrijebimo stvarni mozak.“ Organoidi koje koriste nastaju od ljudskih kožnih ćelija, koje se reprogramiraju u matične ćelije, a zatim razvijaju u neurone. Svaki organoid, veličine otprilike mozga voćne mušice, sadrži oko 10.000 neurona, što je mali dio od 100 milijardi neurona u ljudskom mozgu – ali može pokazivati osnovne oblike učenja i reakcije na električnu stimulaciju.
U laboratoriji FinalSparka organoidi se održavaju na životu u hranjivoj tečnosti i povezani su s elektrodama koje omogućavaju dvosmjernu komunikaciju između živih ćelija i računara. Kada naučnik pošalje električni impuls, neuroni reagiraju aktivnošću koja se može uporediti s binarnim jedinicama i nulama u digitalnom računanju. BBC-jeva naučna urednica Zoe Kleinman opisala je iskustvo tipkanja na tastaturi koje je pokretalo impulse u organoidu, pri čemu se na ekranu mogla vidjeti slaba promjena u neuronskoj aktivnosti, slična EEG zapisu.
U laboratoriji u Veveyu Jordan otvara vrata inkubatora u kojem se nalazi 16 organoida povezanih mrežom cjevčica. Linije na ekranu pored inkubatora odjednom počinju naglo skakati, pokazujući porast neuronske aktivnosti. Naučnici ne znaju zašto se to događa – organoidi nemaju osjetila, pa reakcija ostaje neobjašnjena. „Još uvijek ne razumijemo kako detektuju to otvaranje,“ rekao je Jordan.
Istraživači istražuju načine kako učiniti da ti mini-moždani sklopovi efikasnije uče. Neki su eksperimenti pokazali da se organoidi mogu „nagraditi“ dopaminom – prirodnim neurotransmiterom povezanim s užitkom i motivacijom, čime se potiče željena neuronska aktivnost. Takav pristup oponaša način na koji ljudski mozak uči kroz sistem nagrade i motivacije.
Prema Jordanu, biološki neuroni milion su puta energetski efikasniji od umjetnih, što bi moglo omogućiti razvoj procesora koji troše znatno manje energije od današnjih AI čipova. Upravo bi biokomputing mogao pomoći u ublažavanju sve većih energetskih zahtjeva umjetne inteligencije, koji već utiču na klimatske ciljeve i potiču neke tehnološke divove da pribjegnu nuklearnoj energiji.
Održavanje ovih živih računara izuzetno je osjetljivo. Organoidi nemaju krvne žile i ne mogu se ponovo pokrenuti nakon što umru. Profesor Simon Schultz s Imperial Collegea u Londonu za BBC je rekao da naučnici još ne znaju kako ih u potpunosti održavati, što predstavlja glavni izazov. FinalSparkovi organoidi trenutno mogu preživjeti od četiri do šest mjeseci. Prije nego što uginu, istraživači ponekad bilježe nagli porast neuronske aktivnosti, što Jordan opisuje kao „posljednji val“ prije smrti.
FinalSpark sarađuje s deset univerziteta širom svijeta, a na njihovoj se web-stranici može pratiti prijenos uživo neuronske aktivnosti. Jedan od saradnika, istraživač Benjamin Ward-Cherrier sa Univerziteta u Bristolu, koristio je jedan organoid kao „mozak“ jednostavnog robota koji je mogao razlikovati Brailleova slova. Upozorio je, međutim, da je rad s takvim sistemima izuzetno zahtjevan jer je teško kodirati podatke koje bi organoid mogao „razumjeti“, a zatim tumačiti njegov izlaz.
Slične eksperimente provode i drugi istraživači. Na Univerzitetu Johns Hopkins u SAD-u dr. Lena Smirnova koristi organoide za proučavanje neuroloških poremećaja poput autizma i Alzheimerove bolesti, s ciljem razvoja novih terapija. Ona smatra da je biokomputing zasad više „vizija budućnosti“ nego praktična zamjena za silicijske čipove, ali da bi se to moglo značajno promijeniti u naredna dva desetljeća.
Naučnici naglašavaju da ovi mini-moždani sklopovi nisu svjesni. Organoidi nemaju receptore za bol niti strukture potrebne za svijest. FinalSpark sarađuje s etičarima kako bi istraživanja ostala u jasno definisanim moralnim okvirima.