Ami korábban hónapokig vagy évekig tartó speciális laboratóriumi munkát igényelt, az most már integrált platformjának köszönhetően órák vagy napok alatt elvégezhető.
Ahogy világszerte egymással versengve építenek a vállalatok egyre több adatközpontot a mesterséges intelligencia (MI) modellek működtetéséhez, a kutatók azt vizsgálják, vajon élő emberi sejteket is be lehetne-e vonni a számítástechnikai rendszerekbe.
HIRDETÉS
HIRDETÉS
Egy ausztrál startup azt állítja, megalkotta a világ első olyan eszközét, amely lehetővé teszi, hogy a felhasználók „kódot futtassanak” élő emberi agysejteken.
A Cortical Labs egy olyan rendszert fejlesztett ki, amely laboratóriumban tenyésztett neuronokat kombinál szilíciumalapú hardverrel, és így a felhasználók a neurológiai kutatástól és betegségek modellezésétől kezdve egészen a robotikáig és a mesterséges intelligenciáig terjedő alkalmazásokat vizsgálhatnak.
A CL1 nevű rendszer úgy működik, hogy őssejtekből idegsejteket növesztenek, majd olyan chipekre helyezik őket, amelyek elektromos jeleket tudnak küldeni és fogadni.
„Ezeket a sejteket inkább mérnöki megközelítéssel használjuk fel, hogy olyasmit építsünk, ami korábban soha nem létezett, és olyan tulajdonságokkal bírhat, amelyeket eddig nem tudtunk kihasználni. És eddig rendkívül izgalmas eredményeket látunk” – mondta Brett J. Kagan, a Cortical Labs tudományos és operatív igazgatója az Euronews Nextnek.
„Mindössze egy kevés vérre vagy egy bőrmintára van szükség, és gyakorlatilag kimeríthetetlen mennyiségű ilyen sejtet lehet előállítani, amelyeket aztán neuronokká lehet alakítani” – tette hozzá Kagan.
A cég közlése szerint Melbourne-ben és Szingapúrban biológiai számítástechnikai létesítményeken dolgozik, ahol a rendszer több egységét is telepíteni lehet, és távolról férhetnek hozzájuk a felhasználók.
Miben más a hagyományos szilíciumchipekhez képest?
A CL1 lehetővé teszi, hogy a felhasználók közvetlenül lépjenek kapcsolatba az idegsejtekkel: elektromos jeleket küldenek bemenetként, és valós időben értelmezik, miként reagálnak a sejtek.
A hagyományos számítógépes rendszerekhez hasonlóan ez is szilíciumchipeket használ, ám ezeket mikroelektródákkal szerelték fel, amelyek kommunikálnak az élő neuronokkal: jeleket küldenek, és a sejtek válaszait olvassák ki a számítási folyamat részeként.
A hagyományos, tisztán szilíciumalapú számítógépekkel ellentétben a cipősdoboz méretű rendszer élő sejttenyészeteket használ, amelyeknek tápanyagban gazdag folyadékra van szükségük a túléléshez; ezt a megközelítést olykor „wetware”-ként emlegetik.
A Cortical Labs szerint mintegy 120 ilyen egység működtet egy kis adatközpontot az ausztráliai Melbourne-ben.
Noha laboratóriumban tenyésztett neuronokkal már korábban is kísérleteztek, a Cortical Labs szerint nekik azzal sikerült újat hozniuk, hogy olyan szabványosított rendszert alakítottak ki, amely megkönnyíti a sejttenyészetek elektronikus felületekhez csatlakoztatását, és nem igényel bonyolult, egyedileg összeállított laboratóriumi berendezéseket.
Az emberi biológiában rejlő hatékonyság
A cég szerint ami korábban hónapokat vagy éveket vett igénybe speciális laboratóriumi munkával, az integrált platformjuknak köszönhetően ma már órák vagy napok alatt elvégezhető.
Az ilyen módon történő együttműködés biológiai neuronokkal energiahatékonyabbá és alkalmazkodóképesebbé teheti a számítástechnikát a hagyományos rendszerekhez képest.
„A biológia elképesztően energiahatékony. Mi, emberek, nem igénylünk hatalmas mennyiségű adatot” – mondta Kagan.
„Van egy kislányom, és ahhoz, hogy megtanulja, mi az a kutya, elég neki néhány képet látnia egy kutyáról. A gépi tanulásnak ehhez tíz-, sőt százezernyi képre van szüksége, attól függően, mi a feladat. Ráadásul mi a bizonytalansággal, a zajos információval is tudunk mit kezdeni” – tette hozzá.
Az emberi eredetű sejteknek kutatási alkalmazásai is lehetnek. Mivel a neuronok donorszövetekből származnak, hordozhatnak genetikai sajátosságokat, ami lehetővé teszi a tudósok számára, hogy laboratóriumi körülmények között vizsgálják, miként reagálnak a sejtek különféle kezelésekre.
Ugyanakkor a hagyományos, szilíciumalapú számítógépek továbbra is sokkal hatékonyabbak a precíz, gyors matematikai számítások elvégzésében – mondta Kagan. A jelenlegi MI-rendszerek fejlődése szerinte gyakorlati határaihoz közelít, mivel egyre nagyobb mennyiségű adatra és számítási kapacitásra van szükségük.
A jövő rendszerei ehelyett feltehetően a biológiai és a szilíciumalapú megközelítéseket fogják integrálni, hogy olyan képességeket érjenek el, amelyeket egyik megoldás sem tudna önmagában biztosítani – véli a társalapító.
„A számítástechnika jövője az, amikor minden rendelkezésünkre álló eszközt ki tudunk használni, hogy a lehető legjobb eredményt érjük el.”
Egyes szakértők egyetértenek abban, hogy a biológiai rendszerek előnyöket kínálnak, például alacsony energiaigényt és nagyfokú alkalmazkodóképességet, ugyanakkor megkérdőjelezik, meddig juthatnak el a jelenlegi megközelítések.
„Ha csak egy lapos, kétdimenziós emberi idegsejthálózatot használunk, nem hiszem, hogy ez bármilyen jelentős előnyt nyújtana a hagyományos, szilíciumalapú rendszerekkel szemben” – mondta Alysson R. Muotri, az Egyesült Államokban működő San Diego-i Kaliforniai Egyetem Sanford Stem Cell Education and Integrated Space Stem Cell Orbital Research (ISSCOR) Központjának igazgatója az Euronews Nextnek.
Szerinte a bonyolultabb, háromdimenziós, agyszerű struktúrák, az úgynevezett organoidok nagyobb potenciállal bírhatnak, noha ezek egyelőre kísérleti stádiumban vannak.
Etikai kérdések a biológia és a számítástechnika határán
Az emberi sejtek számítógépes felhasználása etikai kérdéseket is felvet, bár a kutatók szerint az aggodalom mértéke a rendszer összetettségétől függ.
Muotri úgy vélte, hogy az egyszerűbb emberi neuronhálózatok – amilyeneket például a Cortical Labs is használ – esetében nem lát komolyabb problémát.
Arra azonban figyelmeztetett, hogy a bonyolultabb, agyszerű struktúrák már kihívásokat jelenthetnek.
„A szövet anatómiai szerveződése… valószínűleg képes valamiféle tapasztalatot, élményt létrehozni egy Petri-csészében” – mondta. „Ez valamiféle tudatosságot is teremthet… és egyesek számára kellemetlen tudat lehet, hogy ez így van.”
Hozzátette: az ilyen aggályok a technológia fejlődésével új szabályok és felügyeleti mechanizmusok bevezetését tehetik szükségessé.
Kagan szerint a Cortical Labs megközelítése etikai előnyöket is kínálhat: csökkentheti az állatkísérletek szükségességét, és nagyobb ellenőrzést biztosíthat a biológiai rendszerek felett.
„Úgy látjuk, ez egy sokkal jobb megközelítés” – mondta.