Ό,τι παλαιότερα απαιτούσε μήνες ή χρόνια εξειδικευμένης εργαστηριακής έρευνας μπορεί πλέον να γίνεται σε ώρες ή ημέρες χάρη στην ολοκληρωμένη πλατφόρμα του.
Καθώς οι εταιρείες σε όλον τον κόσμο σπεύδουν να κατασκευάσουν περισσότερα κέντρα δεδομένων για να τροφοδοτήσουν μοντέλα τεχνητής νοημοσύνης (AI), ερευνητές εξετάζουν αν ζωντανά ανθρώπινα κύτταρα θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε υπολογιστικά συστήματα.
ΔΙΑΦΉΜΙΣΗ
ΔΙΑΦΉΜΙΣΗ
Μια αυστραλιανή νεοφυής εταιρεία λέει ότι έχει δημιουργήσει τη πρώτη συσκευή παγκοσμίως που επιτρέπει στους χρήστες να «τρέχουν κώδικα» σε ζωντανά ανθρώπινα εγκεφαλικά κύτταρα.
Η Cortical Labs έχει αναπτύξει ένα σύστημα που συνδυάζει νευρώνες καλλιεργημένους στο εργαστήριο με υλικό πυριτίου, επιτρέποντας στους χρήστες να εξερευνούν εφαρμογές από τη νευροεπιστήμη και την προσομοίωση ασθενειών έως τη ρομποτική και την τεχνητή νοημοσύνη (AI).
Το σύστημα CL1 λειτουργεί καλλιεργώντας νευρώνες από βλαστοκύτταρα και τοποθετώντας τους σε τσιπ που μπορούν να στέλνουν και να λαμβάνουν ηλεκτρικά σήματα.
«Χρησιμοποιούμε αυτά τα κύτταρα με έναν πιο μηχανολογικό τρόπο, για να δημιουργήσουμε κάτι που ουσιαστικά δεν έχει υπάρξει ποτέ ξανά και μπορεί να έχει ιδιότητες που μέχρι σήμερα δεν μπορούσαμε να αξιοποιήσουμε. Και μέχρι στιγμής τα αποτελέσματα είναι πολύ ενθαρρυντικά», δήλωσε στο Euronews Next ο Brett J. Kagan, επικεφαλής επιστημονικός και επιχειρησιακός διευθυντής της Cortical Labs.
«Το μόνο που χρειάζεστε είναι λίγο αίμα ή λίγο δέρμα και μπορείτε να παράγετε απεριόριστες ποσότητες από αυτά τα κύτταρα, τα οποία στη συνέχεια μπορείτε να μετατρέψετε σε νευρώνες», πρόσθεσε ο Kagan.
Η εταιρεία λέει ότι εργάζεται για τη δημιουργία βιολογικών υπολογιστικών εγκαταστάσεων στη Μελβούρνη και τη Σιγκαπούρη, όπου πολλαπλές μονάδες του συστήματός της θα μπορούν να εγκαθίστανται και να είναι προσβάσιμες εξ αποστάσεως.
Πώς διαφέρει από το συμβατικό τσιπ πυριτίου;
Το CL1 επιτρέπει στους χρήστες να αλληλεπιδρούν απευθείας με τους νευρώνες, στέλνοντας ηλεκτρικά σήματα ως εισόδους και ερμηνεύοντας σε πραγματικό χρόνο τον τρόπο με τον οποίο ανταποκρίνονται τα κύτταρα.
Όπως και τα συμβατικά υπολογιστικά συστήματα, χρησιμοποιεί τσιπ πυριτίου, τα οποία όμως είναι εξοπλισμένα με μικροηλεκτρόδια που επικοινωνούν με ζωντανούς νευρώνες, στέλνοντας σήματα και διαβάζοντας τις αποκρίσεις τους ως μέρος της επεξεργασίας.
Σε αντίθεση με τους παραδοσιακούς υπολογιστές με βάση το πυρίτιο, το σύστημα, σε μέγεθος κουτιού παπουτσιών, χρησιμοποιεί ζωντανές καλλιέργειες κυττάρων που χρειάζονται ένα θρεπτικό υγρό για να επιβιώσουν, μια προσέγγιση που περιγράφεται μερικές φορές ως «υγρό υλικό» (wetware).
Περίπου 120 μονάδες ενός τέτοιου συστήματος λειτουργούν ήδη σε ένα μικρό κέντρο δεδομένων στη Μελβούρνη της Αυστραλίας, σύμφωνα με την Cortical Labs.
Αν και η ιδέα της καλλιέργειας νευρώνων στο εργαστήριο δεν είναι καινούρια, η Cortical Labs υποστηρίζει ότι αυτό που έχει κάνει διαφορετικά είναι να τυποποιήσει ένα σύστημα που διευκολύνει τη σύνδεση κυτταρικών καλλιεργειών με ηλεκτρονικές διεπαφές, αντί να απαιτούνται πολύπλοκες, κατά παραγγελία εργαστηριακές διατάξεις.
Η αποδοτικότητα της ανθρώπινης βιολογίας
Αυτό που παλιότερα απαιτούσε μήνες ή χρόνια εξειδικευμένης εργαστηριακής εργασίας μπορεί πλέον να γίνει σε ώρες ή ημέρες, χάρη στην ολοκληρωμένη πλατφόρμα της, σύμφωνα με την εταιρεία.
Η αλληλεπίδραση με βιολογικούς νευρώνες με αυτόν τον τρόπο θα μπορούσε να καταστήσει την υπολογιστική πιο ενεργειακά αποδοτική και πιο προσαρμόσιμη από τα συμβατικά συστήματα.
«Η βιολογία είναι απίστευτα ενεργειακά αποδοτική. Εμείς οι άνθρωποι δεν χρειαζόμαστε τεράστιες ποσότητες δεδομένων», είπε ο Kagan.
«Έχω μια μικρή κόρη και, για να μάθει τι είναι ένας σκύλος, αρκεί να δει μερικές εικόνες ενός σκύλου. Η μηχανική μάθηση χρειάζεται δεκάδες χιλιάδες, εκατοντάδες χιλιάδες παραδείγματα, ανάλογα με το τι ζητάς από το σύστημα. Μπορούμε επίσης να διαχειριστούμε την αβεβαιότητα, τις θορυβώδεις πληροφορίες», πρόσθεσε.
Η χρήση κυττάρων ανθρώπινης προέλευσης θα μπορούσε επίσης να έχει ερευνητικές εφαρμογές. Επειδή οι νευρώνες καλλιεργούνται από δείγματα δοτών, ενδέχεται να αντανακλούν γενετικά χαρακτηριστικά, επιτρέποντας στους επιστήμονες να μελετούν πώς ανταποκρίνονται τα κύτταρα σε διαφορετικές θεραπείες σε ένα εργαστηριακό περιβάλλον.
Ωστόσο, οι παραδοσιακοί υπολογιστές με βάση το πυρίτιο παραμένουν πολύ πιο αποτελεσματικοί στις ακριβείς, ταχείες μαθηματικές πράξεις, σημείωσε ο Kagan. Οι εξελίξεις στα σημερινά συστήματα τεχνητής νοημοσύνης ενδέχεται να πλησιάζουν τα πρακτικά τους όρια, καθώς απαιτούν ολοένα και μεγαλύτερες ποσότητες δεδομένων και υπολογιστικής ισχύος.
Αντίθετα, τα μελλοντικά συστήματα είναι πιθανό να συνδυάζουν βιολογικές και λύσεις βασισμένες στο πυρίτιο, ώστε να επιτυγχάνουν δυνατότητες που κανένα από τα δύο δεν μπορεί να προσφέρει μόνο του, πρόσθεσε ο συνιδρυτής.
«Το μέλλον της υπολογιστικής θα έρθει όταν μπορούμε να αξιοποιούμε όλα τα εργαλεία που έχουμε στη διάθεσή μας για να πετύχουμε το καλύτερο δυνατό αποτέλεσμα».
Ορισμένοι ειδικοί συμφωνούν ότι τα βιολογικά συστήματα προσφέρουν πλεονεκτήματα, όπως χαμηλή ενεργειακή κατανάλωση και προσαρμοστικότητα, αλλά αμφισβητούν πόσο μακριά μπορούν να φτάσουν οι τρέχουσες προσεγγίσεις.
«Αν χρησιμοποιείτε μόνο ένα επίπεδο δίκτυο ανθρώπινων νευρώνων, δεν πιστεύω ότι θα είχε σημαντικά πλεονεκτήματα σε σχέση με τα παραδοσιακά συστήματα με βάση το πυρίτιο», δήλωσε στο Euronews Next ο Alysson R. Muotri, διευθυντής του Sanford Stem Cell Education and Integrated Space Stem Cell Orbital Research (ISSCOR) Center στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο, στις Ηνωμένες Πολιτείες.
Πρόσθεσε ότι πιο σύνθετες, τρισδιάστατες δομές που μοιάζουν με εγκέφαλο, γνωστές ως οργανοειδή, θα μπορούσαν να προσφέρουν μεγαλύτερες δυνατότητες, αν και προς το παρόν παραμένουν σε πειραματικό στάδιο.
Ηθικά ερωτήματα για τη χρήση της βιολογίας στην υπολογιστική
Η χρήση ανθρώπινων κυττάρων στην υπολογιστική εγείρει ηθικά ερωτήματα, αν και οι ερευνητές τονίζουν ότι ο βαθμός ανησυχίας εξαρτάται από την πολυπλοκότητα του συστήματος.
Ο Muotri είπε ότι δεν διαπιστώνει σοβαρά ζητήματα στα απλούστερα δίκτυα ανθρώπινων νευρώνων, όπως αυτά που χρησιμοποιούν εταιρείες όπως η Cortical Labs.
Ωστόσο, προειδοποίησε ότι πιο σύνθετες δομές που μοιάζουν με εγκέφαλο θα μπορούσαν να δημιουργήσουν προκλήσεις.
«Η ανατομική οργάνωση του ιστού… είναι πιθανό να δημιουργεί κάποιο είδος εμπειρίας μέσα σε ένα τρυβλίο», είπε. «Αυτό ίσως δημιουργήσει μια μορφή συνείδησης… και ορισμένοι άνθρωποι μπορεί να αισθάνονται άβολα γνωρίζοντας κάτι τέτοιο».
Τέτοιες ανησυχίες, πρόσθεσε, ενδέχεται να απαιτήσουν νέους κανόνες και εποπτεία καθώς η τεχνολογία εξελίσσεται.
Ο Kagan σημείωσε ότι η προσέγγιση της Cortical Labs θα μπορούσε να προσφέρει ηθικά πλεονεκτήματα, όπως τη μείωση της ανάγκης για δοκιμές σε ζώα και την καλύτερη δυνατότητα ελέγχου των βιολογικών συστημάτων.
«Διαπιστώνουμε ότι αυτή είναι μια πολύ καλύτερη προσέγγιση», είπε.