Живий процесор: вчені навчили 200 тисяч клітин людського мозку грати у культовий шутер Doom

Австралійські дослідники з компанії Cortical Labs перейшли межу класичної наукової фантастики: вони створили біокомп'ютер, у якому живі нейрони людини грають у культовий шутер Doom. Однак головна мета цього експерименту ховається не в індустрії відеоігор. Вчені тестують абсолютно новий тип обчислень, здатний здійснити революцію в медицині, фармакології та створенні енергоефективного штучного інтелекту.

Матриця у чашці Петрі: як клітини «бачать» груВ основі розробки лежить система під назвою CL1. Це гібридний чип, на якому вирощена культура з приблизно 200 тисяч живих людських нейронів. Ці клітини утворюють складну біологічну мережу, під'єднану до цифрового середовища.

Щоб змусити нейрони взаємодіяти з грою, розробники перетворили віртуальний світ на набір електричних сигналів: Поява ворогів, геометрія рівнів та рух кодуються спеціальними імпульсами та передаються до клітинної культури; Нейрони реагують на подразник власною електричною активністю; Система зчитує цю реакцію і переводить її у конкретні дії персонажа на екрані (крок, поворот або постріл). Важливо розуміти: клітини не мають свідомості та не «розуміють» суть гри так, як це робить геймер. Раніше ця ж команда успішно навчила нейрони грати у примітивний Pong.

Doom — це перехід на принципово новий рівень складності, де клітинам доводиться орієнтуватися у тривимірному просторі та реагувати на безліч непередбачуваних факторів. Навіщо IT-індустрії та медицині біологічні чипи? Класичні кремнієві процесори працюють за жорсткими математичними алгоритмами.

Біологічні нейрони поводяться інакше: вони вміють природним чином адаптуватися, формувати нові зв'язки та навчатися на основі зворотного зв'язку. Цей потенціал відкриває два глобальних напрями: Прорив у фармакології та нейробіології. Біочипи з живими людськими клітинами — ідеальний полігон для тестування нових ліків.

Вчені зможуть безпосередньо моделювати реакції нервової тканини на препарати від хвороб Альцгеймера або Паркінсона, прискорюючи дослідження та знижуючи залежність від дослідів на тваринах. Зелений штучний інтелект. Сучасні нейромережі та дата-центри споживають колосальні обсяги електроенергії та вимагають складних систем охолодження.

Біологічні системи виконують завдання з адаптації та навчання з фантастичною енергоефективністю, що в майбутньому може стати альтернативою енерговитратним GPU. Термін придатності та етичні межіТехнологія поки що перебуває на ранній стадії та має жорсткі фізичні обмеження. Нейрони в біокомп'ютері живуть недовго — всього кілька місяців.

Крім того, вони неймовірно примхливі: чип вимагає ідеальної стерильності, безперебійного живлення спеціальними розчинами та суворого температурного контролю. Запрограмувати живу клітину зі 100% точністю кремнієвого транзистора поки що неможливо. По мірі ускладнення таких систем неминуче загострюються й етичні питання.

Суспільству доведеться визначити, де проходить тонка межа між звичайною лабораторною моделлю тканини та біокомп'ютером, здатним до самонавчання. Експеримент з Doom доводить головне: біологія офіційно стає новим обчислювальним шаром. Вчені не намагаються замінити людину або класичні ПК, вони створюють абсолютно новий інструмент для вирішення задач, у яких жива природа все ще перевершує найкращий кремній.

За матеріалами: Tom’s Hardware, The Guardian, TechRadar, ScienceAlert, Phys.org