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» гру
В 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 межі
Технологія 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