В будущем дата-центры могут кардинально измениться: вместо традиционных кремниевых процессоров — живые ткани, которые одновременно обрабатывают информацию и учатся.
Научные команды выращивают крошечные сгустки человеческих нейронов и соединяют их с компьютерными системами. Это направление получило название биокомпьютинг или wetware. Несколько международных лабораторий работают над тем, чтобы задействовать природную энергоэффективность мозга для создания принципиально нового типа вычислительных устройств.
Одной из ведущих команд в этой области стал швейцарский стартап FinalSpark, сооснователем которого является доктор Фред Джордан. Компания экспериментирует с биопроцессорами, построенными на основе нейронных органоидов — миниатюрных структур, способных выполнять простые вычисления.
Эти органоиды получают из клеток кожи человека, которые сначала превращают в стволовые, а затем направляют по пути развития нейронов. Каждый такой «мини-мозг» содержит около 10 тысяч нейронов и по размеру сопоставим с мозгом плодовой мушки. Хотя это лишь незначительная часть по сравнению с человеческим мозгом, она уже демонстрирует базовые формы обучения и реакцию на стимулы.
В лаборатории FinalSpark органоиды помещают в питательную среду и подключают к электродам. Электрические сигналы вызывают всплески активности, которые можно расценивать как биологический аналог бинарного кода. Научный редактор BBC Зои Кляйнман описывает, как нажимает клавишу, сигнал поступает в органоид, и на экране отображается едва заметный пик активности, похожий на ЭЭГ.
Учёные также исследуют возможность «обучения» этих органоидов. В отдельных тестах нужные модели поведения усиливают с помощью дофамина — химического сигнала, связанного с ощущением награды. Таким образом, биопроцессоры обучаются по принципу, схожему с тем, как это происходит в живом мозге.
С точки зрения энергоэффективности, преимущества впечатляют. По словам Джордана, биологические нейроны потребляют в миллион раз меньше энергии по сравнению с искусственными, что делает wetware потенциальным решением проблемы возрастающих затрат на питание ИИ-систем, основанных на кремнии.
Однако эта технология сталкивается с серьёзными ограничениями. В отличие от обычных процессоров, живую систему невозможно просто перезапустить после ошибки. Органы не имеют собственной сосудистой системы, поэтому требуют сложного ухода. Профессор Саймон Шульц из Имперского колледжа Лондона подчёркивает, что наука пока не способна создавать органоиды с предсказуемыми свойствами — и это основное препятствие. Средняя продолжительность «жизни» органоидов в FinalSpark составляет около четырёх месяцев. Перед гибелью иногда наблюдается резкий скачок активности, напоминающий финальные импульсы в умирающем мозге.
Несмотря на начальный этап развития, исследователи отмечают серьёзный потенциал технологии. Речь идёт не только о частичной замене кремниевых решений. Биокомпьютинг также позволяет глубже понять работу мозга, ускоряет разработку лекарств и упрощает моделирование неврологических заболеваний. По данным AFP, FinalSpark уже сотрудничает с десятью университетами. На сайте компании можно наблюдать в реальном времени, как ведут себя нейроны. Подобные проекты реализуются и в других странах. Так, в 2022 году австралийская Cortical Labs обучила культуру нейронов игре Pong. Учёные из Университета Джонса Хопкинса используют органоиды для изучения таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера и аутизм.
Тем не менее, специалисты не ожидают, что биокомпьютеры быстро вытеснят традиционные системы. Доктор Лена Смирнова из Университета Джонса Хопкинса подчёркивает, что такие технологии скорее станут дополнением к кремниевым чипам и одновременно позволят сократить использование животных в исследованиях.
Этические вопросы при этом остаются в центре внимания. FinalSpark сотрудничает с профильными экспертами и подчёркивает, что органоиды не содержат болевых рецепторов или сложных структур, способных воспринимать сознание. В компании подчёркивают, что существуют чёткие границы допустимых экспериментов.
Если технология выйдет за рамки лабораторий, она может кардинально изменить подход к вычислениям. Вместо привычных серверных — помещения, где вычисления выполняются живыми тканями с минимальным потреблением энергии. Для Джордана, вдохновлённого научной фантастикой, происходящее стало воплощением мечты.
Научные команды выращивают крошечные сгустки человеческих нейронов и соединяют их с компьютерными системами. Это направление получило название биокомпьютинг или wetware. Несколько международных лабораторий работают над тем, чтобы задействовать природную энергоэффективность мозга для создания принципиально нового типа вычислительных устройств.
Одной из ведущих команд в этой области стал швейцарский стартап FinalSpark, сооснователем которого является доктор Фред Джордан. Компания экспериментирует с биопроцессорами, построенными на основе нейронных органоидов — миниатюрных структур, способных выполнять простые вычисления.
Эти органоиды получают из клеток кожи человека, которые сначала превращают в стволовые, а затем направляют по пути развития нейронов. Каждый такой «мини-мозг» содержит около 10 тысяч нейронов и по размеру сопоставим с мозгом плодовой мушки. Хотя это лишь незначительная часть по сравнению с человеческим мозгом, она уже демонстрирует базовые формы обучения и реакцию на стимулы.
В лаборатории FinalSpark органоиды помещают в питательную среду и подключают к электродам. Электрические сигналы вызывают всплески активности, которые можно расценивать как биологический аналог бинарного кода. Научный редактор BBC Зои Кляйнман описывает, как нажимает клавишу, сигнал поступает в органоид, и на экране отображается едва заметный пик активности, похожий на ЭЭГ.
Учёные также исследуют возможность «обучения» этих органоидов. В отдельных тестах нужные модели поведения усиливают с помощью дофамина — химического сигнала, связанного с ощущением награды. Таким образом, биопроцессоры обучаются по принципу, схожему с тем, как это происходит в живом мозге.
С точки зрения энергоэффективности, преимущества впечатляют. По словам Джордана, биологические нейроны потребляют в миллион раз меньше энергии по сравнению с искусственными, что делает wetware потенциальным решением проблемы возрастающих затрат на питание ИИ-систем, основанных на кремнии.
Однако эта технология сталкивается с серьёзными ограничениями. В отличие от обычных процессоров, живую систему невозможно просто перезапустить после ошибки. Органы не имеют собственной сосудистой системы, поэтому требуют сложного ухода. Профессор Саймон Шульц из Имперского колледжа Лондона подчёркивает, что наука пока не способна создавать органоиды с предсказуемыми свойствами — и это основное препятствие. Средняя продолжительность «жизни» органоидов в FinalSpark составляет около четырёх месяцев. Перед гибелью иногда наблюдается резкий скачок активности, напоминающий финальные импульсы в умирающем мозге.
Несмотря на начальный этап развития, исследователи отмечают серьёзный потенциал технологии. Речь идёт не только о частичной замене кремниевых решений. Биокомпьютинг также позволяет глубже понять работу мозга, ускоряет разработку лекарств и упрощает моделирование неврологических заболеваний. По данным AFP, FinalSpark уже сотрудничает с десятью университетами. На сайте компании можно наблюдать в реальном времени, как ведут себя нейроны. Подобные проекты реализуются и в других странах. Так, в 2022 году австралийская Cortical Labs обучила культуру нейронов игре Pong. Учёные из Университета Джонса Хопкинса используют органоиды для изучения таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера и аутизм.
Тем не менее, специалисты не ожидают, что биокомпьютеры быстро вытеснят традиционные системы. Доктор Лена Смирнова из Университета Джонса Хопкинса подчёркивает, что такие технологии скорее станут дополнением к кремниевым чипам и одновременно позволят сократить использование животных в исследованиях.
Этические вопросы при этом остаются в центре внимания. FinalSpark сотрудничает с профильными экспертами и подчёркивает, что органоиды не содержат болевых рецепторов или сложных структур, способных воспринимать сознание. В компании подчёркивают, что существуют чёткие границы допустимых экспериментов.
Если технология выйдет за рамки лабораторий, она может кардинально изменить подход к вычислениям. Вместо привычных серверных — помещения, где вычисления выполняются живыми тканями с минимальным потреблением энергии. Для Джордана, вдохновлённого научной фантастикой, происходящее стало воплощением мечты.
