Publikacja opisująca żywy komputer pojawiła się niedawno na łamach pisma "Frontiers in Artificial Inteligence". Komputer tworzy połączone 16 skupisk komórek mózgowych hodowanych laboratoryjnie, nazywanych organoidami. Po co to powstało?

Szwajcarski biologiczny komputer

Skupiska komórek mózgowych tworzą miniaturowe wersje mózgu, o cechach anatomicznych normalnego, żywego organu. Organoidy innych wersji narządów wykorzystywane są w badaniach tam, gdzie użycie żywych narządów jest niemożliwe, albo nieetyczne. 

Takim testem jest właśnie komputer z mini-mózgów szwajcarskiego startupu FinalSpark. Czy jest to etyczne, zostawimy już w ocenie czytelników w poniższej sondzie. Z publikacji wynika, że na pewno jest dużo bardziej wydajne, jeśli chodzi o zużycie energii - nawet o milion razy mniej energii niż tradycyjne procesory. A co za tym idzie, z dużo mniejszym negatywnym efektem na środowisko.

Działają one analogicznie jak układy scalone. Wysyłają i odbierają wiadomości, komunikują się, a neurony służą jak obwody. Każdy z tych miniaturowych móżdżków "żyje" około 100 dni i potem trzeba go wymienić. Zawierają ok. 10 tys. neuronów. 16 organoidów zamkniętych jest w systemie mikroprzepływowym, który dostarcza komórkom wodę i składniki odżywcze i utrzymuje je w odpowiedniej temperaturze. Czyli jest to komputer, który trzeba karmić, a nie ładować.

A do tego trenować, a nie programować. Naukowcy wykorzystywali do tego dopaminę. Jeśli organoid wykonał poprawnie swoje zadanie, otrzymywał strumień chemii w ramach nagrody. Badacze stymulowali je też prądem. Przez trzy lata wykorzystano ok. 1000 organoidów.

Dane z móżdżków przesyłane były z pomocą przetworników cyfrowo-analogowych z częstotliwością próbkowania 30 kHz i rozdzielczością 16-bitową. Niewiele, ale pewnie mogłyby uruchomić grę Doom. Badacze wprowadzali zmienne i odczytywali dane za pomocą specjalnego oprogramowania, a wszystko pod monitoringiem.

Naukowcy nie podali, ile dokładnie energii zużywało 16 organoidów razem. Twierdzą jednak, że jest to ogromna oszczędność w porównaniu do klasycznych układów scalonych. 

Wydajność jest ich celem ze względu na olbrzymie zużycie energii potrzebne do wytrenowania AI. Wyszkolenie GPT-3 wymagało 10 gigawatogodzin, czyli ok. 6 tys. razy więcej energii niż zużywa jeden człowiek w rok. Do obsługi naszych 100 miliardów neuronów potrzebujemy jedynie ułamka takiej energii. Jeśli więc osiągną swój cel, przyszłe sztuczne inteligencje mogą być uczone przez komputery złożone z tkanki mózgowej szprycowanej dopaminą.

Eksperymenty na komputerach z mózgów

To nie pierwsze i nie ostatnie próby stworzenia biologicznego komputera. Nazywa się takie urządzenia wetware, aby odróżnić je od hardware. Ten termin funkcjonuje od 1950 roku. W 2022 roku naukowcy z Australii wyhodowali komórki mózgowe, które nauczyli grać w grę Pong. Organoid DishBrain miał być świadomy otoczenia i reagować na zmiany w nim.

Mini-mózg nauczył się rozgrywki w pięć minut. Badanie wskazało, że biologiczny komputer z komórek ludzkich lepiej grał w Ponga niż ten wyhodowany z komórek myszy.

A jak dobrze? Cóż... niezbyt. Gorzej niż najbardziej ciamajdowaci gracze, ale wciąż wystarczająco skutecznie, żeby jego sukcesy nie były dziełem wyłącznie przypadku. Badacze zaznaczyli, że nie było w tym udziału żadnej świadomości, tylko obliczenia najlepszych reakcji na bodziec.

Pierwszy wetware powstał w 1999 roku i był prostym kalkulatorem Williama Ditto, który wykorzystał neurony pijawek.

Peter Watts przewidział takie komputery

Dużym fanem idei wetware jest kanadyjski pisarz i biolog morski Peter Watts, w Polsce znany ze swoich książek jak "Ślepowidzenie" czy "Trylogia Ryfterów". W tej ostatniej kluczową rolę odgrywają komputery jak ten szwajcarski, które potocznie bohaterowie nazywają... serem, ze względu na to, jak te biokomputery wyglądają. Dokładnie to "mózgoserem" albo, poprawnie w świecie książki, inteligentnym żelem.

Organoidy szwajcarów rzeczywiście trochę przypominają kulkę mozzarelli.

Pierwszy tom trylogii, "Rozgwiazda", ukazał się w roku 1999. I opisywał niemal identyczne urządzenia, jakie opracowali FinalSpark, włącznie z procesem treningu. Były znacznie bardziej zaawansowane, wypierały tradycyjne komputery i AI, a nawet prowadziły rozmowy. Dla Petera inspiracją były badania Masua Aizawy z Tokyo Instytute of Technology, a konkretnie stworzenie prostej bramki logicznej z połączonych neuronów w 1992 roku.

– W tworzeniu wyższej inteligencji nie stawiałbym na elektronikę! Biologia! Ludzki mózg jest nieproporcjonalnie bardziej wydajny niż komputer. Działa szybciej, potrzebuje mniej energii. Podłącz kilka mózgowych procesorów razem, a zobaczysz jakie cuda stworzą. Już możemy robić obliczenia na laboratoryjnie hodowanych zlepkach neuronów – tłumaczył pisarz.

My z Peterem rozmawialiśmy m.in. o ewolucji sztucznej inteligencji. Całość wywiadu przeczytacie na INNPoland.