Исследователи делятся планом «Органоидный интеллект» и «Биокомпьютер»

Исследователи из Университета Джона Хопкинса поделились своим планом «органоидного интеллекта». Команда работает над созданием «биокомпьютера», работающего на клетках человеческого мозга, который, по их мнению, может экспоненциально расширить возможности современных вычислений и создать новые области исследований.

Исследование было опубликовано в журнале Границы в науке.

Расцвет биокомпьютинга

Томас Хартунг — профессор наук о гигиене окружающей среды в Школе общественного здравоохранения Блумберга имени Джона Хопкинса и Инженерной школе Уайтинга. Он ведет проект.

«Вычисления и искусственный интеллект стали движущей силой технологической революции, но они уже достигли потолка», — сказал Хартунг. «Биокомпьютинг — это огромные усилия по сокращению вычислительной мощности и повышению ее эффективности, чтобы преодолеть наши текущие технологические ограничения».

В течение почти двух десятилетий исследователи использовали крошечные органоиды, выращенные в лаборатории ткани, напоминающие полностью выращенные органы, для экспериментов с почками, легкими и другими органами, не прибегая к испытаниям на людях или животных. Хартунг и его коллеги из Университета Джона Хопкинса совсем недавно работали с органоидами мозга, сферами размером с точку от ручки с нейронами и другими особенностями, которые обещают поддерживать основные функции, такие как обучение и запоминание.

«Это открывает возможности для изучения того, как работает человеческий мозг», — сказал Хартунг. «Потому что вы можете начать манипулировать системой, делать вещи, которые этично не могут делать с человеческим мозгом».

В 2012 году Хартунг начал выращивать и собирать клетки мозга в функциональные органоиды, используя клетки из образцов человеческой кожи, перепрограммированные в состояние, подобное эмбриональным стволовым клеткам. Каждый органоид содержит около 50,000 XNUMX клеток, что примерно соответствует размеру нервной системы плодовой мушки. Теперь он мечтает создать футуристический компьютер с такими мозговыми органоидами.

Увеличенное изображение органоида мозга, полученное в лаборатории Томаса Хартунга, окрашенное так, чтобы нейроны были показаны пурпурным цветом, ядра клеток — синим, а другие поддерживающие клетки — красным и зеленым. Изображение: Джесси Плоткин/Университет Джона Хопкинса

Создание футуристического компьютера с мозговыми органоидами

По словам Хартунга, компьютеры, работающие на этом «биологическом оборудовании», могут начать снижать требования к энергопотреблению суперкомпьютеров, которые становятся все более неустойчивыми. Несмотря на то, что компьютеры обрабатывают вычисления с использованием чисел и данных быстрее, чем люди, мозг гораздо умнее при принятии сложных логических решений, таких как отличить собаку от кошки.

«Могут пройти десятилетия, прежде чем мы достигнем цели создать нечто, сопоставимое с любым типом компьютера», — сказал Хартунг. «Но если мы не начнём создавать программы финансирования для этого, это будет гораздо сложнее».

Органоидный интеллект также может произвести революцию в исследованиях по тестированию лекарств на нарушения развития нервной системы и нейродегенерацию.

Лена Смирнова — доцент кафедры гигиены окружающей среды и инженерии Университета Джона Хопкинса, которая является соруководителем исследований.

«Мы хотим сравнить органоиды мозга типично развитых доноров с органоидами мозга доноров с аутизмом», — сказала Лена. «Инструменты, которые мы разрабатываем для биологических вычислений, — это те же самые инструменты, которые позволят нам понять изменения в нейронных сетях, характерных для аутизма, без необходимости использовать животных или обращаться к пациентам, чтобы мы могли понять основные механизмы, лежащие в основе того, почему у пациентов есть эти познавательные способности. проблемы и нарушения».

Чтобы оценить этические последствия работы с органоидным интеллектом, в команду был включен разнообразный консорциум ученых, специалистов по биоэтике и представителей общественности.