研究人员分享“器官样智能”和“生物计算机”的计划

约翰霍普金斯大学的研究人员已经分享了他们的“器官样智能”计划。该团队正在努力创造一个由人类脑细胞驱动的“生物计算机”，他们相信这将指数级地扩大现代计算的能力，并创造新的研究领域。

该研究发表在《科学前沿》杂志上。

生物计算的崛起

托马斯·哈特恩是约翰霍普金斯大学布隆伯格公共卫生学院和惠廷工程学院的环境健康科学教授。他正在领导这个项目。

“计算和人工智能已经推动了技术革命，但它们正在接近极限，”哈特恩说。“生物计算是一个巨大的努力，旨在压缩计算能力和提高其效率，以突破我们当前的技术限制。”

近二十年来，研究人员一直使用小型器官样本，即实验室培养的组织，类似于完全成熟的器官，不需要进行人体或动物测试。哈特恩和他的同事在约翰霍普金斯大学最近一直在研究脑器官样本，即大小约为钢笔点的球体，具有神经元和其他特征，承诺支持基本功能，如学习和记忆。

“这为研究人类大脑的工作原理开辟了新的途径，”哈特恩说。“因为你可以开始操纵系统，做一些你不能在人类大脑上做的事情。”

哈特恩从2012年开始使用来自人类皮肤样本的细胞，将其重编程为类似于胚胎干细胞的状态，并将其生长和组装成功能性的器官样本。每个器官样本包含约50,000个细胞，大小约为果蝇的神经系统。他现在设想使用这样的脑器官样本来构建一个未来主义的计算机。

托马斯·哈特恩实验室生产的脑器官样本的放大图，染色以显示神经元为洋红色，细胞核为蓝色，其他支持细胞为红色和绿色。图片来源：Jesse Plotkin/约翰霍普金斯大学

使用脑器官样本构建未来主义计算机

根据哈特恩的说法，使用“生物硬件”运行的计算机可以开始缓解超级计算的能耗需求，这些需求变得越来越不可持续。虽然计算机可以比人类更快地处理数字和数据的计算，但大脑在做出复杂的逻辑决策方面，例如区分狗和猫，更加智能。

“可能需要几十年才能实现与任何类型的计算机相当的目标，”哈特恩说。“但如果我们不开始为此创建资金计划，那么实现这一目标将变得更加困难。”

器官样智能也可能彻底改变神经发育障碍和神经退行性疾病的药物测试研究。

莱娜·斯米尔诺娃是约翰霍普金斯大学环境健康和工程助理教授，她共同领导了这项调查。

“我们希望比较来自正常发育捐献者的脑器官样本和来自自闭症捐献者的脑器官样本，”莱娜说。“我们正在开发的生物计算工具也是理解自闭症特异性神经网络变化的工具，不需要使用动物或接触患者，因此我们可以了解患者为什么会出现这些认知问题和障碍的根本机制。”

为了评估使用器官样智能的伦理影响，科学家、生物伦理学家和公众成员的多元化联盟已嵌入团队中。