Биокомпютрите ще могат да обучат изкуствения интелект да бъде милион пъти по-енергийно ефективен

Швейцарският стартъп FinalSpark, който е един от пионерите в областта на органичните процесори, отглежда пулове от човешки мозъчни клетки и ги използва за изпълнение на прости изчислителни задачи. Основателите на стартъпа са убедени, че компютрите, използващи мозъчни клетки, един ден ще заменят силициевите чипове, необходими за работата на моделите на изкуствения интелект. Основният проблем пред биокомпютрите днес е краткият живот на мозъчните органели. Въпреки това те вече показват основни умения за учене.

Биокомпютрите са нова област, която се разработва от няколко изследователски института по света. Учените отглеждат малки снопчета от живи човешки мозъчни клетки и ги използват за захранване на компютри. Тяхната цел е да научат как да използват биологичната ефективност на човешкия мозък, за да създадат изцяло нов тип процесор. Един от екипите, работещи в тази насока, е стартъпът FinalSpark.

Мозъчните органоиди на FinalSpark се създават от човешките кожни клетки, препрограмират се в стволови клетки и след това се превръщат в неврони. Всеки органоид е с размера на мозъка на плодова мушица и съдържа около 10 000 неврона – малка част от 100-те милиарда неврона в човешкия мозък. Въпреки това те вече са способни да демонстрират основно обучение и реакция на електрическа стимулация.

В лабораторията на FinalSpark органоидите се съхраняват в среда, богата на хранителни вещества, и се свързват с електроди, които служат за комуникационна връзка. Когато през електродите се подаде електрически импулс, невроните реагират с изблици на активност – биологичният еквивалент на двоичните единици и нули в цифровите компютри.

Неотдавнашните разработки в областта на биокомпютрите подобриха ефективността на обучението на тези минимозъци. Експериментите показват, че органоидите могат да бъдат възнаграждавани с допамин, като се постига повишаване на желаната невронна активност. Този процес имитира процеса на учене на човешкия мозък чрез възнаграждение и мотивация, което подсказва възможен биологичен път за по-ефективно учене в живи процесори.

Според Фред Джордан, съосновател на стартъпа, биологичните неврони са милион пъти по-енергийно ефективни от изкуствените неврони. Следователно те биха могли да бъдат решение на нарастващите енергийни нужди на моделите на изкуствен интелект, които понастоящем разчитат на енергийно интензивни силициеви чипове.

Десет университета вече си сътрудничат с FinalSpark, а уебсайтът му предава на живо работата на невроните. През 2022 г. австралийската компания Cortical Labs демонстрира подобен напредък, като обучи изкуствени неврони да играят видеоиграта Pong. Междувременно изследователи от университета „Джон Хопкинс“ изучават минимозъка, за да моделират заболявания като Алцхаймер и аутизъм.

Към днешна дата животът на органоидите FinalSpark е по-малко от четири месеца, съобщава IE. Забележително е, че преди да умрат, учените понякога регистрират внезапен изблик на невронна активност в тях – явление, подобно на последния изблик на мозъчна активност преди смъртта при хората.

Процесът на поддържане на тези живи компютри обаче е деликатен. За разлика от традиционните процесори, органоидите не могат да бъдат „рестартирани“ след смъртта им.

„Органоидите нямат кръвоносни съдове“, обяснява Саймън Шулц, директор на Центъра за невротехнологии към Имперския колеж в Лондон. – „Все още не знаем как да ги създадем правилно. Затова това е най-голямото предизвикателство днес.“