Żywe komputery mogą być przyszłością nauki. Badacze ze szwajcarskiego FinalSpark wykorzystali 16 organoidów ludzkiego mózgu do kierowania modelem motyla. W eksperymencie brali udział internauci.
Mózg zamknięty w wirtualnej symulacji, kontrolowanej przez każdego, kto ma odpowiedni link – brzmi jak scenariusz horroru sci-fi?
Pierwszy taki eksperyment odniósł właśnie sukces – nie dotyczył jednak ludzkiego mózgu, a organoidów, czyli laboratoryjnie wyhodowanych tkanek mózgowych.
Szesnaście niewielkich "blobów" połączono razem i kazano im... być motylem.
Eksperyment przeprowadził szwajcarski startup FinalSpark.
Najpierw wykreowali wirtualny świat, czyli placek ziemi, trochę roślin i motyl. W tym świecie w trójwymiarowy model robaka wcielił się "biokomputer" – czyli system złożony z 16 organoidów. Biokomputer wchodził w interakcję z ludzkimi użytkownikami, którzy mogli klikać zdalnie po ekranie.
Jeśli kliknięcie następowało w polu widzenia motyla, neurony mini-mózgów dostawały bodźcową symulację elektryczno-chemiczną naśladującą zmysły insekta. Wiedziały wtedy, że muszą podlecieć do miejsca, gdzie kliknął internauta. Jeśli nie widziały kliknięcia, poruszały się bez celu, naśladując ruchy motyla.
Po co to wszystko?
Celem naukowców było opracowanie angażującej demonstracji technologii, pokazującej jak z systemem laboratoryjnym mogą obcować zdalnie nawet laicy.
Sterowanie odbywało się z platformy Neuroplatform, do której dołączyć może każdy. Obcowanie z organoidami nie jest jednak tanie. Cennik zaczyna się od 1000 dolarów miesięcznie z dostępem do czterech organoidów dla jednego użytkownika. Na platformie można na żywo obejrzeć symulację pracy organoidów.
Organoidy to hodowane laboratoryjnie wersje różnych narządów, zachowujące ich cechy anatomiczne. Stosuje się je np. w badaniach, gdzie używanie "pełnych wersji" organów jest nieetyczne, a można na nich sprawdzić reakcje na leki.
Już od dawna stosuje się organoidy na bazie tkanki mózgowej jako podstawy do biologicznych komputerów, czyli tzw. wetware (odróżniając je od software i hardware). Pierwszy powstał w 1999 roku i był prostym kalkulatorem Williama Ditto, który wykorzystał neurony pijawek.
Dwa lata temu naukowcy z australijskiego Cortala Labs nauczyli taki produkt sterować paletką w grze Pong. A Chińczycy wykorzystali organoidy do pośredniczenia w prowadzeniu robota.
Uprzedzam pytania – nie wyglądają drastycznie. Właściwie, to wyglądają nijak. Są małe, przypominają fasolkę albo kawałek mozzarelli. Są podłączone do elektrod i łącza się z tradycyjnymi komputerami.
Zachowują cechy żywego narządu, czyli w tym wypadku obwody neuronowe, naśladują strukturę rozwijającego się mózgu. Ale bez jego pełnej złożoności. Potrafią się uczyć, dzięki czemu spisują się doskonale jako procesory.
O szwajcarskim dziele pisaliśmy już na INNPoland. Każdy z tych miniaturowych móżdżków żyje około 100 dni i potem trzeba go wymienić. Zbudowane są z ok. 10 tys. neuronów. 16 organoidów zamkniętych jest w systemie mikroprzepływowym, który dostarcza komórkom wodę i składniki odżywcze.
Jest to prekursor komputerów, które trzeba karmić (np. cukrami i tłuszczami), a nie ładować, a zamiast programowania stosuje się swoistą tresurę z pomocą dopaminy i sygnałów elektrycznych.
Połączone organoidy działają jak sieci neuronowe dla sztucznej inteligencji. I są dowody, że węgiel jest ku temu lepszą podstawą niż krzem. Organoidy zużywają dużo mniej energii (wedle prognoz – nawet w milionach jednostek). Energia idzie głównie w produkcję sygnałów i obsługę laboratorium, a organizm zużywa przede wszystkim kalorie.
Lepiej się adaptują, rozpoznają wzorce oraz cieszą się przewagą organicznej zdolności do regeneracji uszkodzonych tkanek.
Minus: mają wspomniany wcześniej naturalnie ograniczony czas życia, a dzieło FinalSpark stanowi dopiero zalążek prawdziwego biokomputera. Obecne organoidy są delikatne i zabić je może nawet zbyt silny sygnał od użytkownika. Mogą się też zestresować na śmierć, jeśli płyn, w którym przebywają, zostanie niewłaściwie wymieniony.
Odbieranie i przesyłanie sygnałów do organoidów rządzi się też innymi zasadami, a ich nauka jest bardziej wymagająca niż przy tradycyjnym komputerze.
Wetware są jednym z ulubionych tematów kanadyjskiego pisarza Petera Wattsa, z którym INNPoland omawiało m.in. właśnie przyszłość spod znaku tej technologii.