То, что раньше требовало месяцев или даже лет специализированной лабораторной работы, теперь можно сделать за часы или дни благодаря своей интегрированной платформе.
По мере того как компании по всему миру спешат строить все больше дата-центров для работы моделей искусственного интеллекта (ИИ), исследователи изучают, можно ли использовать живые человеческие клетки в вычислительных системах.
РЕКЛАМА
РЕКЛАМА
Австралийский стартап утверждает, что создал первое в мире устройство, позволяющее пользователям «запускать код» на живых клетках человеческого мозга.
Cortical Labs разработала систему, которая сочетает выращенные в лаборатории нейроны с кремниевым оборудованием, позволяя исследовать приложения — от нейронаук и моделирования заболеваний до робототехники и искусственного интеллекта (ИИ).
Система CL1 работает за счет того, что нейроны выращиваются из стволовых клеток и помещаются на чипы, способные посылать и принимать электрические сигналы.
«Мы используем эти клетки скорее как инженерный инструмент, чтобы создать то, чего раньше по сути не существовало и что может обладать свойствами, которыми мы никогда не могли пользоваться. И пока результаты очень обнадеживают», — сказал Брэтт Дж. Каган, директор по науке и операционный директор Cortical Labs, в интервью Euronews Next.
«Все, что нужно, — немного крови или немного кожи, и вы можете получать практически бесконечное количество этих клеток, которые затем превращаются в нейроны», — добавил Каган.
Компания заявляет, что работает над созданием биологических вычислительных центров в Мельбурне и Сингапуре, где можно будет размещать сразу несколько установок этой системы с удаленным доступом к ним.
Чем это отличается от обычного кремниевого чипа?
CL1 позволяет пользователям напрямую взаимодействовать с нейронами, посылая им электрические сигналы в качестве входных данных и в реальном времени анализируя, как клетки на них реагируют.
Подобно традиционным вычислительным системам, она использует кремниевые чипы, но те снабжены микроэлектродами, которые взаимодействуют с живыми нейронами, посылая сигналы и считывая их ответы как часть вычислительного процесса.
В отличие от привычных компьютеров на кремнии, эта система размером с коробку для обуви использует культуры живых клеток, которым для выживания требуется питательная жидкость. Такой подход иногда называют «wetware», или «мокрым железом».
По данным Cortical Labs, около 120 таких установок работают в небольшом дата-центре в Мельбурне (Австралия).
Идея выращивать нейроны в лаборатории не нова, но, как утверждают в Cortical Labs, их особенность в том, что им удалось стандартизировать систему, которая упрощает подключение культур клеток к электронным интерфейсам и избавляет от необходимости в сложных, сделанных под конкретную задачу лабораторных установках.
Эффективность, заложенная в человеческой биологии
То, на что раньше уходили месяцы или годы специализированной лабораторной работы, теперь, по словам компании, можно сделать за часы или дни благодаря их интегрированной платформе.
Такое взаимодействие с биологическими нейронами может сделать вычисления более энергоэффективными и адаптивными по сравнению с традиционными системами.
«Биология невероятно энергоэффективна. Мы, люди, не нуждаемся в гигантских массивах данных», — говорит Каган.
«У меня есть маленькая дочь, и чтобы понять, что такое собака, ей достаточно увидеть всего пару картинок с собакой. Машинному обучению нужны десятки тысяч, сотни тысяч примеров — в зависимости от задачи. Мы также умеем справляться с неопределенностью, с „шумной“ информацией», — добавил он.
Использование клеток человеческого происхождения может иметь и исследовательские приложения. Поскольку нейроны выращиваются из донорских образцов, они могут отражать генетические особенности, что позволяет ученым изучать, как клетки реагируют на различные виды лечения в лабораторных условиях.
При этом традиционные компьютеры на основе кремния по-прежнему гораздо эффективнее, когда речь идет о точных и быстрых математических вычислениях, отмечает Каган. По его словам, развитие нынешних систем ИИ может подходить к практическим пределам, поскольку им требуется все больше данных и вычислительных ресурсов.
По мнению сооснователя компании, будущие системы, скорее всего, будут сочетать биологические и кремниевые подходы, чтобы добиться возможностей, которых ни одна из технологий по отдельности обеспечить не может.
«Будущее вычислений — в том, чтобы использовать все доступные нам инструменты и получать наилучший результат».
Некоторые эксперты соглашаются, что биологические системы обладают такими преимуществами, как низкое энергопотребление и гибкость, однако сомневаются, насколько далеко можно зайти с помощью нынешних подходов.
«Если вы используете только плоскую сеть человеческих нейронов, я не думаю, что это даст существенные преимущества по сравнению с традиционными системами на кремнии», — сказал в беседе с Euronews Next Алиссон Р. Муотри, директор образовательного центра по стволовым клеткам Sanford Stem Cell Education и Центра интегрированных космических исследований на стволовых клетках ISSCOR Калифорнийского университета в Сан-Диего (США).
По его словам, более сложные трехмерные структуры, напоминающие мозг и известные как органоиды, могут обладать большим потенциалом, хотя пока остаются экспериментальными.
Этические вопросы вокруг использования биологии в вычислениях
Использование человеческих клеток в вычислительной технике поднимает этические вопросы, хотя исследователи отмечают, что степень обеспокоенности зависит от сложности системы.
Муотри говорит, что не видит серьезных проблем с более простыми сетями человеческих нейронов, подобными тем, что используют компании вроде Cortical Labs.
Однако он предупреждает, что более сложные структуры, напоминающие мозг, могут создать новые вызовы.
«Анатомическая организация такой ткани… вполне может порождать некий опыт „в чашке“, — говорит он. — Это может создавать некую форму сознания… и некоторым людям может быть не по себе от мысли об этом».
По его словам, по мере развития технологий такие опасения могут потребовать новых правил и механизмов надзора.
Каган считает, что подход Cortical Labs может иметь и этические преимущества, например снизить потребность в тестировании на животных и дать больший контроль над биологическими системами.
«Мы считаем, что это гораздо лучший подход», — говорит он.