Ερευνητές Μοιράζονται Σχέδιο για “Νοημοσύνη Οργανoid” και “Βιοϋπολογιστή”

Ερευνητές του Πανεπιστημίου Τζονς Χόπκινς μοιράζονται το σχέδιό τους για “νοημοσύνη οργανoid”. Η ομάδα εργάζεται για τη δημιουργία ενός “βιοϋπολογιστή” που τροφοδοτείται από ανθρώπινες εγκεφαλικές κυττάρα, τα οποία πιστεύουν ότι θα μπορούσαν να αυξήσουν εκθετικά τις δυνατότητες του σύγχρονου υπολογισμού και να δημιουργήσουν νέους τομείς μελέτης.

Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Frontiers in Science.

Η Ανάπτυξη της Βιοϋπολογιστικής

Ο Τόμας Χάρτουνγκ είναι καθηγητής περιβαλλοντικής υγείας στο Τζονς Χόπκινς Μπλούμπεργκ Σκουλ του Πούμπλικ Χελθ και στο Γουίτινγκ Σκουλ του Ίντζινιερίνγκ. Ηγείται του προγράμματος.

“Ο υπολογισμός και η τεχνητή νοημοσύνη έχουν οδηγήσει την τεχνολογική επανάσταση, αλλά φτάνουν σε ένα όριο,” είπε ο Χάρτουνγκ. “Η βιοϋπολογιστική είναι μια τεράστια προσπάθεια συμπύκνωσης της υπολογιστικής ισχύος και αύξησης της αποδοτικότητάς της, για να ξεπεράσουμε τα τρέχοντα τεχνολογικά μας όρια.”

Για σχεδόν δύο δεκαετίες, οι ερευνητές έχουν χρησιμοποιήσει μικρά οργανoίδη, ιστό που έχει αναπτυχθεί σε εργαστήριο και μοιάζει με πλήρως αναπτυγμένα όργανα, για να πειραματιστούν με νεφρά, πνεύμονες και άλλα όργανα χωρίς να καταφεύγουν σε ανθρώπινη ή ζωική δοκιμή. Ο Χάρτουνγκ και οι συνεργάτες του στο Τζονς Χόπκινς έχουν εργαστεί πιο πρόσφατα με εγκεφαλικά οργανoίδη, σφαιρίδια μεγέθους σημείου με νευρώνες και άλλα χαρακτηριστικά που υπόσχονται να διατηρήσουν βασικές λειτουργίες όπως η μάθηση και η μνήμη.

“Αυτό ανοίγει την έρευνα για το πώς λειτουργεί ο ανθρώπινος εγκέφαλος,” είπε ο Χάρτουνγκ. “Επειδή μπορείτε να αρχίσετε να χειρίζεστε το σύστημα, να κάνετε πράγματα που δεν μπορείτε να κάνετε ηθικά με ανθρώπινους εγκεφάλους.”

Ο Χάρτουνγκ άρχισε να καλλιεργεί και να συναρμολογεί εγκεφαλικά κύτταρα σε λειτουργικά οργανoίδη το 2012, χρησιμοποιώντας κύτταρα από δείγματα ανθρώπινης δέρματος που είχαν επαναπρογραμματιστεί σε κατάσταση παρόμοια με την εμβρυϊκή κυτταρική κατάσταση. Κάθε οργανoίδη περιέχει περίπου 50.000 κύτταρα, περίπου το μέγεθος του νευρικού συστήματος eines μύγας. Τώρα οραματίζεται την κατασκευή ενός μελλοντικού υπολογιστή με τέτοια εγκεφαλικά οργανoίδη.

Μεγενθυμένη εικόνα ενός εγκεφαλικού οργανoίδη που παράχθηκε στο εργαστήριο του Τόμας Χάρτουνγκ, βαμμένο για να δείξει νευρώνες σε ματζέντα, πυρήνες κυττάρων σε μπλε και άλλα υποστηρικτικά κύτταρα σε κόκκινο και πράσινο. Εικόνα: Jesse Plotkin/Johns Hopkins University

Κατασκευή ενός Μελλοντικού Υπολογιστή με Εγκεφαλικά Οργανoίδη

Σύμφωνα με τον Χάρτουνγκ, οι υπολογιστές που τρέχουν σε αυτή τη “βιολογική υλική υποδομή” θα μπορούσαν να αρχίσουν να ανακουφίζουν τις απαιτήσεις κατανάλωσης ενέργειας του υπερυπολογισμού που γίνονται ολοένα και πιο αβιώσιμες. Αν και οι υπολογιστές επεξεργάζονται υπολογισμούς που αφορούν αριθμούς και δεδομένα πιο γρήγορα από τους ανθρώπους, οι εγκεφαλικοί είναι πολύ πιο έξυπνοι στη λήψη σύνθετων λογικών αποφάσεων, όπως να ξεχωρίσουν ένα σκύλο από μια γάτα.

“Μπορεί να χρειαστούν δεκαετίες πριν φτάσουμε στο στόχο να έχουμε κάτι συγκρίσιμο με οποιοδήποτε είδος υπολογιστή,” είπε ο Χάρτουνγκ. “Αλλά αν δεν αρχίσουμε να δημιουργούμε προγράμματα χρηματοδότησης για αυτό, θα είναι πολύ πιο δύσκολο.”

Η νοημοσύνη οργανoid θα μπορούσε επίσης να επανακαθορίσει την έρευνα για τη δοκιμή φαρμάκων για νευροαναπτυξιακές διαταραχές και νευροεκφύλιση.

Η Λένα Σμιρνόβα είναι βοηθός καθηγητής περιβαλλοντικής υγείας και μηχανικής στο Τζονς Χόπκινς, ο οποίος συνδιηγείται τις έρευνες.

“Θέλουμε να συγκρίνουμε εγκεφαλικά οργανoίδη από δότες που έχουν αναπτυχθεί κανονικά με εγκεφαλικά οργανoίδη από δότες με αυτισμό,” είπε η Λένα. “Τα εργαλεία που αναπτύσσουμε για τη βιολογική υπολογιστική είναι τα ίδια εργαλεία που θα μας επιτρέψουν να κατανοήσουμε τις αλλαγές στις νευρωνικές δικτυώσεις που είναι συγκεκριμένες για τον αυτισμό, χωρίς να χρειαζόμαστε να χρησιμοποιήσουμε ζώα ή να έχουμε πρόσβαση σε ασθενείς, ώστε να κατανοήσουμε τις υποκείμενες μηχανισμούς για τους οποίους οι ασθενείς έχουν αυτά τα προβλήματα γνώσης και αναπηρίες.”

Για να αξιολογήσουν τις ηθικές επιπτώσεις της εργασίας με νοημοσύνη οργανoid, μια διαφορετική ομάδα επιστημόνων, βιοηθικολόγων και μελών του κοινού έχουν ενταχθεί στην ομάδα.