Ваш следующий компьютер может быть сделан из плоти. Нет, мы не шутим

Cortical Labs начала продажи настольного биокомпьютера на основе живых нейронов.

Компьютер из живых человеческих нейронов звучит как сюжет фантастического романа, но такие системы уже появляются в лабораториях. Речь идет о биокомпьютерах, которые используют биологические материалы - ДНК, белки или выращенную в пробирке нервную ткань - для выполнения вычислительных задач.

Для этого ученые выращивают нейроны, формируют из них небольшие трехмерные структуры, называемые органоидами, а затем подключают эти нейронные «микромозги» к электродам и внешней электронике. Такие установки работают заметно экономичнее, чем классические компьютеры, хотя пока способны только на самые простые операции.

В 2022 году австралийская компания Cortical Labs прославилась тем, что научила культивированные нейроны играть в классическую игру Pong. Другой пример - биокомпьютерная система Brainoware , в которой живые нейроны связаны с обычным компьютером и способны решать простые задачи по распознаванию речи.

Совсем недавно, в августе, команда Университета Бристоля сообщила, что ей удалось использовать органоиды человеческого мозга для того, чтобы распознавать буквы шрифта Брайля . Сейчас основной фокус нескольких академических и коммерческих лабораторий - научиться стабильно выращивать такие нейронные структуры и превращать их в функциональные элементы, сопоставимые с биологическими транзисторами.

Что скрывает тёмная сторона технологий Подпишитесь на нас

Исследователи стремятся приблизиться к эффективности живого мозга, который, по оценкам, потребляет менее 20 ватт при вычислительной мощности на уровне примерно миллиарда операций в секунду. Для сравнения, самые мощные суперкомпьютеры могут соперничать с мозгом по скорости, но при этом требуют примерно в миллион раз больше энергии.

Как напоминает аспирант Университета Мельбурна Брам Сервейс в своей статье для The Conversation , фундамент для биокомпьютинга начали закладывать почти полвека назад. Нейробиологи выращивали нейроны на миниатюрных матрицах с электродами и изучали их электрическую активность.

К началу 2000-х удалось наладить простую двустороннюю связь между нейронами и электроникой, что породило идею био-гибридных вычислительных систем. Однако настоящий рывок произошел в 2013 году с появлением мозговых органоидов - трехмерных структур, похожих на миниатюрный мозг, выращенных из стволовых клеток. Сейчас органоиды широко используются вместе с технологиями «орган на чипе» для тестирования лекарств и изучения развития нервной системы.

Широкую известность направление получило именно после работы Cortical Labs с обучением нейронов игре Pong. Обсуждение вызвал не столько сам эксперимент, сколько использование авторами спорного термина «воплощенный разум», что усилило споры о границах сознания в таких системах.

Позже появилось выражение «органоидный интеллект», которое звучит эффектно, но может вводить в заблуждение, создавая иллюзию сопоставимости с продвинутым ИИ, хотя по факту функциональные возможности таких органоидов пока крайне ограничены. При этом нормативная база не поспевает за технологиями - существующие правила рассматривают органоиды лишь как биомедицинский инструмент, а не как потенциальные «получающие опыт» системы.

На этом фоне усилились призывы к пересмотру этических стандартов для работы с живыми нейронными культурами, особенно по мере их коммерциализации. Эксперты, тем не менее, подчеркивают, что на нынешнем этапе органоиды не обладают сознанием и, по общему мнению, не находятся к нему близко, хотя их поведение уже демонстрирует сложные сетевые паттерны даже без интенсивной внешней стимуляции.

Параллельно в разных странах - США, Швейцарии, Китае, Австралии и других - формируется целая экосистема компаний и исследовательских центров, создающих био-гибридные вычислительные платформы. Например, швейцарская компания FinalSpark предлагает удаленный доступ к органоидам, а Cortical Labs уже выводит на рынок настольный биокомпьютер CL1, ориентируясь не только на фармацевтические компании, но и на команды, занимающиеся искусственным интеллектом.

Университет Калифорнии в Сан-Диего, согласно опубликованным планам, рассчитывает к 2028 году использовать органоидные системы для моделирования и прогнозирования масштабных экологических катастроф, в частности разлива нефти в Амазонии. В целом ближайшие цели отрасли - сделать прототипы более воспроизводимыми, стабильными и масштабируемыми.

При этом значительная часть проектов рассматривает органоиды как альтернативу животным моделям в нейронауке и токсикологии. Уже предложена практическая методика оценки того, как химические вещества влияют на раннее развитие мозга, а гибридные системы из нейронов и электроники показывают перспективные результаты в прогнозировании активности, связанной с эпилепсией. Все это подчеркивает, что биокомпьютеры могут стать не только новым классом вычислительной техники, но и важным инструментом для медицины и фундаментальных исследований.