Как учёные выращивают компьютеры из клеток человеческого мозга — и зачем это нужно?

В то время как ведущие исследователи в области искусственного интеллекта (ИИ) обращают внимание на ограничения текущего этапа развития технологии, всё большее внимание привлекает другой подход: использование живых клеток человеческого мозга в качестве вычислительного оборудования.

Эти «биокомпьютеры» всё ещё находятся на ранней стадии развития. Они могут играть в простые игры, такие как Pong, и выполнять базовое распознавание речи.

Но ажиотаж подогревается тремя пересекающимися тенденциями.

Во-первых, венчурный капитал вкладывается во всё, что связано с ИИ, благодаря чему спекулятивные идеи внезапно становятся рентабельными. Во-вторых, технологии выращивания мозговой ткани вне организма дошли до совершенства, и фармацевтическая промышленность присоединилась к процессу. В-третьих, благодаря стремительному развитию интерфейсов «мозг — компьютер» растёт популярность технологий, стирающих грань между биологией и машинами.

Но остаётся много вопросов. Сталкиваемся ли мы с настоящими прорывами или это очередной виток хайпа вокруг технологий? И какие этические вопросы возникают, когда ткань человеческого мозга становится вычислительным компонентом?

Что представляет собой эта технология?

На протяжении почти 50 лет нейробиологи выращивали нейроны на матрицах из крошечных электродов, чтобы изучить, как они активируются в контролируемых условиях.

В начале 2000-х годов исследователи попытались наладить элементарную двустороннюю связь между нейронами и электродами, заложив первые основы биогибридного компьютера. Но прогресс застопорился, пока не появилось другое направление исследований: органоиды мозга.

В 2013 году учёные продемонстрировали, что стволовые клетки могут самоорганизовываться в трёхмерные структуры, похожие на мозг. Эти органоиды быстро распространились в биомедицинских исследованиях, чему во многом способствовали устройства «орган на чипе», предназначенные для имитации аспектов физиологии человека вне организма.

Сегодня использование нервной ткани, полученной из стволовых клеток, является обычным делом — от тестирования лекарств до исследований в области развития. Однако нейронная активность в этих моделях остаётся примитивной и далёкой от организованных паттернов возбуждения, которые лежат в основе когнитивных функций или сознания в реальном мозге.

Хотя сложное сетевое поведение начинает проявляться даже без особой внешней стимуляции, эксперты в целом сходятся во мнении, что нынешние органоиды не обладают сознанием и даже не близки к этому.

«Органоидный интеллект»

В 2022 году эта область вступила в новую фазу, когда компания Cortical Labs из Мельбурна опубликовала резонансное исследование, в котором показано, как культивированные нейроны учатся играть в «Понг» в системе с обратной связью.

Статья привлекла внимание СМИ — не столько из-за самого эксперимента, сколько из-за использования термина «воплощённое сознание». Многие нейробиологи заявили, что этот термин преувеличивает возможности системы, и назвали его вводящим в заблуждение или этически безответственным.

Год спустя консорциум исследователей ввёл более широкий термин «органоидный интеллект». Он броский и удобный для СМИ, но может создать впечатление, что органоидный интеллект равен системам искусственного интеллекта, несмотря на огромную разницу между ними.

Этические дебаты также отстают от развития технологий. Большинство концепций биоэтики рассматривают органоиды мозга как биомедицинские инструменты, а не как компоненты биогибридных вычислительных систем.

Ведущие исследователи органоидов призвали срочно обновить этические рекомендации, отметив, что быстрое развитие исследований и даже коммерциализация опережают регулирование.

Между тем, несмотря на новости на первой полосе журнала Nature, многие люди до сих пор не понимают, что такое «живой компьютер».

Быстро развивающаяся сфера исследований и коммерции

Компании и академические группы в США, Швейцарии, Китае и Австралии стремятся создать биогибридные вычислительные платформы.

Швейцарская компания FinalSpark уже предлагает удаленный доступ к своим нейронным органоидам. Cortical Labs готовится выпустить настольный биокомпьютер под названием CL1. Обе компании рассчитывают на клиентов за пределами фармацевтической отрасли, в том числе на исследователей в области искусственного интеллекта, которые ищут новые типы вычислительных систем.

Академические устремления тоже растут. Группа учёных из Калифорнийского университета в Сан-Диего выдвинула амбициозную идею использования систем на основе органоидов для прогнозирования траекторий разливов нефти в Амазонии к 2028 году.

В ближайшие годы станет ясно, изменит ли органоидный интеллект сферу вычислений или останется недолговечным курьезом. В настоящее время заявления об интеллекте или сознании не подкреплены доказательствами. Современные системы демонстрируют лишь способность реагировать и адаптироваться, но не обладают ничем, напоминающим высшие когнитивные функции.

Более насущные задачи связаны с последовательным воспроизведением прототипов систем, их масштабированием и поиском практического применения этой технологии.

Несколько команд изучают органоиды как альтернативу моделям на животных в нейробиологии и токсикологии.

Одна группа учёных предложила схему для тестирования того, как химические вещества влияют на раннее развитие мозга. Другие исследования показывают, что нейроны и электронные системы позволяют лучше прогнозировать активность мозга, связанную с эпилепсией. Эти методы являются дополнительными, но вполне вероятными.

Маленькие системы, большие вопросы

Во многом привлекательность этой области — и ее тревожность — обусловлены более широким контекстом.

В то время как такие миллиардеры, как Илон Маск, стремятся к нейронным имплантатам и трансгуманистическим идеям, органоидный интеллект вызывает глубокие сомнения.

Что можно считать интеллектом? Когда, если вообще когда-либо, сеть человеческих клеток может заслужить моральное признание? И как общество должно регулировать биологические системы, которые в ограниченной степени ведут себя как крошечные компьютеры?

Эта технология всё ещё находится в зачаточном состоянии. Но её развитие говорит о том, что разговоры о сознании, личности и этичности объединения живых тканей с машинами могут стать актуальными гораздо раньше, чем ожидалось.

Источник: techxplore.com

Источник: ai-news.ru