В продажу поступила голова профессора Доуэля: создан биологический компьютер из клеток человеческого мозга

Первый биологический компьютер с живыми нейронами человека поступил в продажу

Ярослав КОРОБАТОВ

Это чудо выпустила на рынок австралийская компания Cortical Labs

Фото: EAST NEWS.

Настоящая, живая, думающая голова профессора Доуэля поступила, наконец в продажу. Стоит, правда, дорого - 35 тысяч долларов, сопоставимо со стоимостью хорошего автомобиля. Ну, а что вы хотели, ведь это живой мозг, хотя и очень маленький. В первом в мире коммерческом биологическом компьютере Cl1 (он размером с обувную коробку) проживает от 200 до 800 тысяч живых нейронов человеческого мозга. Это по сложности примерно, как мозг муравья или таракана. Для сравнения, мозг человека состоит из 80 миллиардов нейронов. Это чудо выпустила на рынок австралийская компания Cortical Labs.

Кажется, эта новость настолько разрывает шаблоны, что требует немедленного осмысления.

ОТКУДА “ДРОВИШКИ”?

В ходе этого научного эксперимента ни один мозг живого существа не пострадал. Откуда тогда взялись нейроны человеческого мозга? Ученые вырастили их из клеток, которые получили из крови доноров. Для этого нужна совсем небольшая доза крови, мы сдаем примерно такую же порцию в поликлинике для анализов. Технология называется “Возврат к исходному коду”: с помощью специальных белков у клетки крови стирают клеточную память и она превращается обратно в стволовую клетку. Это клетка-хамелеон, которая может стать практически любой тканью организма. Затем ее помещают в специальную среду с сигнальными молекулами, где стволовая клетка превращается в зрелый нейрон. Весь процесс занимает несколько недель. Затем живые нейроны помещают на кремниевый чип с 59 электродами, получается гибрид электрического компьютера и биологического организма. Система жизнеобеспечения поддерживает нейроны живыми в течение 6-12 месяцев.

КАК ЭТО РАБОТАЕТ?

- Мы стремимся использовать эти клетки для получения интеллекта, - говорит Бретт Каган, главный научный сотрудник стартапа Cortical Labs. - Идея CL1 очень проста - это создание биологического искусственного интеллекта. Мы подумали: если такие компании, как Google и OpenAI, пытаются создать искусственный интеллект, работающий как человеческий мозг, почему бы не использовать его компоненты — нейроны — для достижения той же цели?

Возникает вопрос: если мозг человека нередко ошибается в решениях, то, как отдельная клетка, лишенная сознания, может выдать правильный ответ?

Идея CL1 очень проста - это создание биологического искусственного интеллекта

Фото: EAST NEWS.

У отдельного нейрона действительно нет сознания, мыслей или понимания задачи. Однако когда тысячи нейронов соединяются в единую сеть, у всей системы появляются новые свойства - пластичность и способность к самоорганизации. Когда нейронную сеть стимулируют электрическим током, происходит что-то вроде “мозгового штурма” - миллионы синапсов (соединений между клетками) начинают менять архитектуру, создавая оптимальный маршрут для прохождения сигнала.

Чтобы биологический компьютер выдавал правильный ответ нейроны обучают. Тренировка строится на стремление любой биологической системы достичь гармонии и избежать хаоса. К примеру, вот как биосистему учили играть в пинг-понг: если нейроны отбивали мячик, их вознаграждали “правильным” сигналом, если они ошибались - то получали раздражающие хаотичные электрические импульсы.

То есть живая сеть нейронов не думает, она просто перестраивает свои связи под внешним воздействием, чтобы обрести покой. При этом получается добавочная интеллектуальная стоимость.

ЧЕМ БИОЛОГИЧЕСКИЙ ИИ ЛУЧШЕ, ЧЕМ ChatGPT

Ученые призывают не строить иллюзий: биокомпьютеры не способны делать точные вычисления и решать сложные математические задачи. Клетки не умеют умножать, делить и извлекать квадратные корни, зато они способны интуитивно принимать правильные решения.

Как это работает? Допустим, стоит простая задача - распознать изображение. В таких случаях ChatGPT разбивает картинку на пиксели, определяет координаты точек и сопоставляет миллиарды параметров... А биологическая система молниеносно выдает интуитивный ответ - это котенок! Причем, делает это без всякого логического анализа, потому что живые клетки учитывают контекст, записанный в их биохимии за миллионы лет эволюции.

Где можно использовать удивительные способности живых нейронов?

- Моделирование заболеваний, например, болезнь Альцгеймера, Паркинсона или эпилепсия.

- Тестирование новых лекарств - это дает более точные данные о воздействии препаратов на ткани, чем опыты на мышах.

- Разработка новых систем управления для роботов.

- И наконец, создание биологического искусственного интеллекта.

Фото: Andrew Sozinov/Shutterstock/Fotodom

СРАВНИМ?

Главные плюсы “клеточных” компьютеров

1. Биологические компьютеры тратят энергии в миллионы раз меньше - современному суперкомпьютеру требуются мегаватты электричества, в то время, как человеческий мозг потребляет 20 Ватт (как электрическая лампочка).

2. Чтобы обучить искусственную нейросеть, нужны миллионы примеров, терабайты данных и использование мощных вычислительных систем. Нейроны перестраивают связи, обучаясь на собственном опыте, как человеческий мозг.

3. Классический процессор обрабатывает задачи последовательно (пусть и очень быстро). В биокомпьютере каждая клетка на чипе связана с тысячами других клеток и обрабатывает информацию одновременно со всеми. Биочипы идеально подходят для многозадачности в меняющихся условиях реального времени.

КОММЕНТАРИЙ ЭКСПЕРТА

Биологические системы не заменят классические процессоры

- Биологический компьютер CL1 не стоит воспринимать как «компьютер из человеческого мозга» в буквальном смысле, - объясняет Денис Кузьмин, директор Физтех-школы биологической и медицинской физики МФТИ. - Это биогибридная платформа: живые нейроны выращиваются на чипе, получают электрические стимулы и в ответ генерируют активность, которую можно считывать и анализировать. Это культура клеток на чипе, пусть и очень сложная технологически.

Главная ценность этой работы не в том, что создано нечто, что заменит процессоры, а в том, что CL1 позволяет изучать обучение, пластичность и поведение живых нейронных сетей в управляемой цифровой среде.

- Каковы перспективы у такого рода систем?

- Перспективы прежде всего научные и медицинские: тестирование лекарств, нейротоксикология, моделирование заболеваний нервной системы, разработка нейроинтерфейсов и так далее. Для России это интересное направление, потому что у нас есть хорошие научные заделы в нейрофизиологии, нейроморфной электронике, микрофлюидике и технологиях «орган-на-чипе». Однако прямого отечественного коммерческого аналога CL1 пока нет. Чтобы он появился, нужна междисциплинарная платформа, объединяющая биологов, инженеров, программистов, фармакологов и даже экспертов по биоэтике. Такого рода междисциплинарные команды работают у нас в Физтех-школе биологической и медицинской физики МФТИ и мы надеемся на хорошие результаты.

Высокоразвитые цивилизации оставили память о себе: следы можно найти без полета на Луну