Ami korábban hónapokig vagy évekig tartó speciális labormunkát igényelt, az integrált platformjával ma már órák vagy napok alatt elvégezhető.
Miközben világszerte a vállalatok versenyt futnak azért, hogy egyre több adatközpontot építsenek a mesterséges intelligencia (MI) modellek működtetésére, a kutatók azt vizsgálják, hogy élő emberi sejteket is be lehetne-e vonni a számítógépes rendszerekbe.
HIRDETÉS
HIRDETÉS
Egy ausztrál startup szerint elkészítette a világ első olyan eszközét, amely lehetővé teszi, hogy a felhasználók „kódot futtassanak” élő emberi agysejteken.
A Cortical Labs olyan rendszert fejlesztett, amely a laborban tenyésztett neuronokat szilícium alapú hardverrel kombinálja, és így a felhasználók az idegtudománytól és a betegségmodellezéstől kezdve a robotikán át egészen a mesterséges intelligenciáig számos alkalmazást vizsgálhatnak.
A CL1 nevű rendszer őssejtekből származó neuronok tenyésztésével működik, amelyeket olyan chipekre helyeznek, amelyek elektromos jeleket tudnak küldeni és fogadni.
„Ezektől a sejtektől inkább mérnöki megközelítéssel várjuk, hogy valami olyasmit építsünk, ami korábban még soha nem létezett, és olyan tulajdonságai lehetnek, amelyeket eddig nem tudtunk kihasználni. És a mostani eredmények nagyon biztatóak” – mondta Brett J. Kagan, a Cortical Labs tudományos és operatív igazgatója az Euronews Nextnek.
„Mindössze egy kevés vérre vagy bőrre van szükség, és gyakorlatilag korlátlan mennyiségben lehet ilyen sejteket 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 telepítenék, amelyeket távolról lehetne elérni.
Miért más, mint a hagyományos szilíciumchip?
A CL1 lehetővé teszi, hogy a felhasználók közvetlenül lépjenek kapcsolatba a neuronokkal: elektromos jeleket küldenek bemenetként, és valós időben értelmezik, hogyan reagálnak a sejtek.
A hagyományos számítógépes rendszerekhez hasonlóan ez is szilíciumchipeket használ, de ezeket mikroelektródákkal szerelték fel, amelyek élő neuronokkal kommunikálnak, jeleket küldenek és olvassák a válaszaikat a számítás részeként.
A hagyományos, tisztán szilícium alapú számítógépekkel ellentétben a cipősdoboz méretű rendszer élő sejttenyészeteket használ, amelyek fennmaradásához tápanyagban gazdag folyadékra van szükség; ezt a megközelítést olykor „wetware”-ként emlegetik.
A Cortical Labs szerint mintegy 120 ilyen egység működtet egy kisebb adatközpontot az ausztráliai Melbourne-ben.
Noha a laboratóriumban tenyésztett neuronok ötlete nem új, a Cortical Labs szerint ők abban hoztak újat, hogy szabványosítottak egy olyan rendszert, amely jóval egyszerűbben használható a sejttenyészetek elektronikus felületekhez való csatlakoztatásakor, így nincs szükség bonyolult, egyedileg épített laborkörnyezetekre.
Hatékonyság az emberi biológiában
A cég szerint amiért korábban hónapokra vagy évekre volt szükség a speciális laborokban, az az integrált platformjuknak köszönhetően ma órák vagy napok alatt elvégezhető.
Ilyen módon biológiai neuronokkal dolgozva a számítástechnika energiahatékonyabbá és alkalmazkodóképesebbé válhat a hagyományos rendszerekhez képest.
„A biológia hihetetlenül energiahatékony. Nekünk, embereknek nincs szükségünk óriási mennyiségű adatra” – mondta Kagan.
„Van egy kislányom, és ahhoz, hogy megtanulja, mi az a kutya, elég neki néhány kép egy kutyáról. A gépi tanulásnak tízezrekre, százezrekre van szüksége, attól függően, mi a feladat. Mi emellett a bizonytalansággal, zajos információval is tudunk mit kezdeni” – tette hozzá.
Az emberi eredetű sejteknek kutatási alkalmazásaik is lehetnek. Mivel a neuronokat donoroktól származó mintákból növesztik, tükrözhetik a genetikai sajátosságokat, így a tudósok laboratóriumi körülmények között vizsgálhatják, miként reagálnak a sejtek különböző kezelésekre.
Mindazonáltal a hagyományos, szilícium alapú számítógépek továbbra is sokkal hatékonyabbak a pontos, gyors matematikai számításokban – mondta Kagan. A jelenlegi MI-rendszerek fejlődése gyakorlati határaihoz közelíthet, mivel egyre nagyobb mennyiségű adatra és számítási kapacitásra van szükségük.
Szerinte a jövő rendszerei inkább a biológiai és a szilícium alapú megközelítések integrálásával érnek el olyan képességeket, amelyekre egyik megoldás sem lenne képes önmagában.
„A számítástechnika jövője az, amikor az összes rendelkezésünkre álló eszközt ki tudjuk használni a lehető legjobb eredmény elérésére.”
Néhány szakértő egyetért abban, hogy a biológiai rendszerek olyan előnyöket kínálnak, mint az alacsony energiaigény és az alkalmazkodóképesség, ugyanakkor kérdésesnek tartják, meddig juthatnak el a jelenlegi megközelítések.
„Ha csak egy lapos hálózatot használunk emberi neuronokból, nem hiszem, hogy bármilyen komoly előnye lenne a hagyományos, szilícium alapú rendszerekhez képest” – mondta Alysson R. Muotri, a San Diego-i Kaliforniai Egyetem Sanford Stem Cell Education and Integrated Space Stem Cell Orbital Research (ISSCOR) központjának igazgatója az Egyesült Államokban az Euronews Nextnek.
Szerinte a bonyolultabb, háromdimenziós, agyszerű struktúrák, az úgynevezett organoidok kínálhatnak nagyobb lehetőséget, ezek azonban egyelőre kísérleti fázisban vannak.
Etikai kérdések a biológia és a számítástechnika találkozásánál
Az emberi sejtek használata a számítástechnikában etikai kérdéseket vet fel, a kutatók szerint azonban az aggodalom mértéke a rendszer összetettségétől függ.
Muotri szerint az olyan egyszerűbb emberi neuronhálózatoknál, amilyeneket például a Cortical Labs is használ, nem lát komolyabb problémát.
Ugyanakkor arra figyelmeztetett, hogy a bonyolultabb, agyszerű struktúrák kihívásokat jelenthetnek.
„A szövet anatómiai szerveződése… nagy valószínűséggel képes valamiféle élményt létrehozni egy Petri-csészében” – mondta. „Ez valamiféle tudatosságot is teremthet… és lehetnek, akiket zavar a gondolat, hogy ez létezik.”
Hozzátette: az ilyen aggályok a technológia fejlődésével új szabályok és felügyeleti mechanizmusok bevezetését tehetik szükségessé.
Kagan szerint a Cortical Labs megközelítése etikai szempontból is előnyöket kínálhat, például csökkentheti az állatkísérletek szükségességét, és nagyobb kontrollt biztosíthat a biológiai rendszerek felett.
„Úgy látjuk, ez sokkal jobb megközelítés” – mondta.