Биологическое «железо». Как и зачем ученые хотят создать суперкомпьютер на основе человеческого мозга

Искусственный мозг

Идея биокомпьютинга заключается в использовании «органоидов мозга», имитирующих функции полностью развитого органа, для создания биокомпьютерного обрабатывающего оборудования на основе трехмерной структуры клеток мозга.

Некоторые ученые предполагают, что выращенные в лаборатории органоиды клеток мозга, которые также называют «органоидным интеллектом», могут сохранять основные когнитивные функции, включая запоминание и обучение.

Команда американских исследователей отмечает, что традиционные компьютеры на основе кремниевых транзисторов хорошо справляются с числами, но не так хорошо обучаются, как человеческий мозг. Поэтому они планируют использовать органоиды мозга для одновременного хранения гораздо большего количества информации в ограниченном пространстве.

«Это гибкая оболочка, плотно покрытая крошечными электродами, которые могут как улавливать сигналы от органоида, так и передавать ему сигналы… Конечной целью является разработка инструментов стимуляции и записи для контроля взаимодействия между сетью органоидов», — объясняет профессор Университета Хопкинса Томас Хартунг.

Сегодня биологи и информатики могут создавать органоиды, содержащие около 50 тыс. клеток мозга, но для достижения мощностей современной вычислительной техники нужно довести этот показатель до нескольких миллионов клеток мозга.

Ученым также предстоит разработать совершенно иную систему расшифровки информации, которая позволит управлять органоидами и кластерами клеток внутри них.

В Университете заявляют, что они уже достигли значительного прогресса в этом направлении, и их примитивное оборудование на основе клеток мозга может играть в настольный тенис. Тем не менее, концепция органоидного интеллекта по-прежнему находится в зачаточном состоянии.

В перспективе исследователи планируют разработать устройство, которое будет потреблять гораздо меньше энергии, чем новейшие суперкомпьютеры, обладая при этом большей вычислительной мощностью.

«Мозг до сих пор не имеет себе равных в современных компьютерах. Frontier, новейший суперкомпьютер в Кентукки, представляет собой установку площадью 630 квадратных метров стоимостью $600 млн. Только в июне прошлого года он впервые превысил вычислительную мощность одного человеческого мозга, но использует в миллион раз больше энергии», — заявляет Хартунг.

Несмотря на огромное количество нерешенных задач, авторы новой концепции предполагают, что первый эффективный биокомпьютер на основе клеток человеческого мозга может появиться при их жизни. Особенно учитывая то, что традиционные компьютерные вычисления и искусственный интеллект вскоре достигнут потолка технологической революции.

По словам Хартунга, компьютеры на основе биологического оборудования уже в следующем десятилетии смогут снизить требования к энергопотреблению суперкомпьютеров, которые становятся все более неустойчивыми.

Предполагается, что органоидный интеллект также может произвести революцию в исследованиях по тестированию лекарств для нарушений развития нервной системы и нейродегенерации. В частности, это касается лечения аутизма без необходимости проведения экспериментов над животными.

Пересадка мозга

Вероятно, рабочий биокомпьютер также поможет окончательно ответить на вопрос, возможна ли пересадка человеческого мозга в другое тело.

Современным адептом этой идеи является итальянский нейрохирург Серджо Канаверо, который обещал транспланировать голову российского программиста в другое тело из-за мышечной атрофии еще в 2015-м.

Однако, исследователи сходятся во мнении о том, что сегодня невозможно обеспечить совместимость и приживание одной сложной нервной системы к аналогичной нервной системе другого тела.

У ученых также воник ряд вопросов к морально-этической составляющей подобной операции.

«Кто в таком случае будет донором, а кто реципиентом? У всех нас есть представление о личности, верно? О том, что такое человек, когда, например, младенец становится личностью. Предлагаемая процедура заставляет полностью пересмотреть эти идеи. Это будет человек, которому принадлежит тело, или человек, которому принадлежит голова? Это химера, гибрид человека. До проведения подобных операций нам нужно основательно обсудить ряд еще более глубоких вопросов», — комментировал заявления Канаверо специалист Стэнфорда по биоэтике и регенеративной медицине доктор Кристофер Скотт.

Учитывая то, что Канаверо не раскрывает технические подробности сшивания миллионов моторных нейронов, смещение которых даже на десятые доли миллиметра приведет к критическим последствиям, многие считают его шарлатаном, который просто желает прославиться.

В последние годы итальянец сосредоточился на спинальных травмах, и пересадке участков спинного мозга взамен поврежденных. Канаверо также провел успешные операции такого типа на лабораторных крысах.