Коли мозок — це сервер: як біокомп’ютери змінюють майбутнє обчислень
Штучний інтелект стрімко зростає, і разом із цим — потреба в потужніших і менш енерговитратних обчисленнях. Кремнієві чипи, які десятиліттями були основою цифрових технологій, поступово вичерпують свій потенціал.
Але що, якби комп’ютери можна було створювати не з мікросхем, а з живих клітин? Так і з’явилися біокомп’ютери — революційна ідея, над якою працюють провідні біотехнологічні компанії світу.
CL1: унікальне поєднання мозку із чипом
Австралійський стартап Cortical Labs представив перший у світі комерційний біокомп’ютер — CL1. У його основі лежить 800 тисяч живих людських нейронів, які «спілкуються» з електронікою через кремнієвий інтерфейс. Ці нейрони не просто реагують на імпульси — вони вчаться та адаптуються, створюючи нову модель гібридного штучного інтелекту.
Такі чіпи вирощують кластери нейронів, яким можна «навчити» просту інформацію (джерело: Cortical Labs)
По розмірах CL1 не більший за коробку з-під взуття. Більша його частина призначена для розміщення та підтримки життєдіяльності нейронів. Їх потрібно утримувати в спеціальних умовах, включаючи видалення відходів, живлення поживними речовинами та запобігання потраплянню мікробів.
Але найважливішою частиною є чіп — невеликий кремнієвий пристрій, до якого один за одним прикріплені сотні тисяч штучних людських нейронів. Вони виготовляються в лабораторії в процесі перетворення клітин крові назад на стовбурові клітини. А вони своєю чергою потім перетворюються на нейрони.
Нейрони можна «навчати» за допомогою невеликої кількості випадкової або шаблонної інформації, що надається чіпом. Неправильна відповідь отримує випадкову інформацію, тоді як правильна — шаблонні дані. Зрештою, нейрони починають вивчати, яка відповідь правильна.
Такий підхід дозволяє не лише скоротити споживання енергії, а й відтворити механізми навчання, притаманні справжньому мозку. Для прикладу навчання моделей ШІ споживає в 6000 разів більше енергії, ніж європейське місто. А біопроцесори потребують менше затрат енергії. Технологію планують використовувати для моделювання захворювань з мозком людини та розробки ліків.
Але CL1 має й недоліки. Біокомп'ютер можна використовувати обмежений час. Наразі його термін придатності — шість місяців. Адже саме стільки живуть людські нейрони. Проте вчені вже працюють над вирішенням цієї проблеми.
FinalSpark: “оренда мозку” для обчислень
Швейцарська компанія FinalSpark розробила також унікальну технологію: біологічний процесор. Проте працює він не на кремнієвих чипах, а на справжніх клітинах мозку.
Біопроцесор доступний у форматі онлайн-платформи Neuroplatform. Вона працює на основі так званої wetware-архітектури — це поєднання техніки, програмного забезпечення та живої біології. Її головна особливість — використання чотирьох багатоелектродних матриць (MEA).
Основа матриць — органоїди. Це мініатюрні кластери клітин, вирощені у лабораторії. За своєю будовою вони частково повторюють структуру й функції людського мозку.
Ці «живі мікромозки» використовуються як процесори. Кожен з них підключений до електродів, які можуть передавати сигнали та стимулювати нейрони. Щоб навчити ці нейрони, система використовує дофамін — той самий «гормон задоволення», що відповідає за мотивацію в людському мозку. Завдяки цьому органоїди можуть навчатися подібно до справжніх нейронних мереж.
Чотири кластери живих нейронів підключені до електродів на чіпі Neuroplatform від FinalSpark. (джерело: FinalSpark)
Найцікавіше, що така технологія вже доступна на комерційній основі. Адже систему можна орендувати онлайн — за 500 доларів на місяць. Вчені з усього світу можуть досліджувати, як навчається жива нейронна мережа в режимі реального часу.
Хоча технологія також має недоліки. Біопроцесор перевершує кремнієві чипи за енергоефективністю, але стикається з проблемою смертності органоїдів. Спочатку термін їх служби становив кілька годин. Однак, удосконалення FinalSpark у системах MEA дозволило подовжили термін служби органоїдів до 100 днів.