Біологічне «залізо». Як і навіщо вчені хочуть створити суперкомп’ютер на основі людського мозку

Штучний мозок

Ідея біокомп'ютінгу полягає у використанні «органоїдів мозку», що імітують функції повністю розвиненого органу, до створення біокомп'ютерного обробного устаткування з урахуванням тривимірної структури клітин мозку.

Деякі вчені припускають, що вирощені в лабораторії органоїди клітин мозку, які також називають «органоїдний інтелект», можуть зберігати основні когнітивні функції, включаючи запам'ятовування та навчання.

Команда американських дослідників зазначає, що традиційні комп'ютери на основі кремнієвих транзисторів добре справляються з числами, але не так добре навчаються, як людський мозок. Тому вони планують використовувати органоїди мозку для одночасного зберігання значно більшої кількості інформації в обмеженому просторі.

"Це гнучка оболонка, щільно вкрита крихітними електродами, які можуть як уловлювати сигнали від органоїду, так і передавати йому сигнали... Кінцевою метою є розробка інструментів стимуляції та запису для контролю взаємодії між мережею органоїдів", - пояснює професор Університету Хопкінса Томас Хартунг.

Сьогодні біологи та інформатики можуть створювати органоїди, що містять близько 50 тис. клітин мозку, але для досягнення потужностей сучасної обчислювальної техніки потрібно довести цей показник до кількох мільйонів клітин мозку.

Вченим також належить розробити зовсім іншу систему розшифрування інформації, яка дозволить керувати органоїдами та кластерами клітин усередині них.

В Університеті заявляють, що вони вже досягли значного прогресу в цьому напрямку, і їхнє примітивне обладнання на основі клітин мозку може грати в настільний теніс. Проте концепція органоїдного інтелекту, як і раніше, перебуває в зародковому стані.

У перспективі дослідники планують розробити пристрій, який споживатиме набагато менше енергії, ніж нові суперкомп'ютери, володіючи при цьому більшою обчислювальною потужністю.

«Мозок досі не має собі рівних у сучасних комп'ютерах. Frontier, найновіший суперкомп'ютер у Кентуккі, є установкою площею 630 квадратних метрів вартістю $600 млн. Тільки в червні минулого року він вперше перевищив обчислювальну потужність одного людського мозку, але використовує в мільйон разів більше енергії», — заявляє Хартунг.

Попри величезну кількість невирішених завдань, автори нової концепції припускають, що перший ефективний біокомп'ютер на основі клітин людського мозку може з'явитися за їхнього життя. Особливо враховуючи те, що традиційні комп'ютерні обчислення та штучний інтелект незабаром досягнуть стелі технологічної революції.

За словами Хартунга, комп'ютери на основі біологічного обладнання вже наступного десятиліття зможуть знизити вимоги до енергоспоживання суперкомп'ютерів, які стають все більш нестійкими.

Передбачається, що органоїдний інтелект також може здійснити революцію у дослідженнях з тестування ліків для порушень розвитку нервової системи та нейродегенерації. Зокрема це стосується лікування аутизму без необхідності проведення експериментів над тваринами.

Пересадка мозку

Ймовірно, робочий біокомп'ютер також допоможе остаточно відповісти на питання, чи можливе пересадження людського мозку в інше тіло.

Сучасним адептом цієї ідеї є італійський нейрохірург Серджо Канаверо, який обіцяв транспланувати голову російського програміста в інше тіло через м'язову атрофію ще 2015-го.

Однак, дослідники сходяться на думці про те, що сьогодні неможливо забезпечити сумісність та приживання однієї складної нервової системи до аналогічної нервової системи іншого тіла.

Вчені також мають ряд питань до морально-етичної складової подібної операції.

"Хто в такому разі буде донором, а хто реципієнтом? У всіх нас є уявлення про особистість, чи не так? Про те, що таке людина, коли, наприклад, дитина стає особистістю. Запропонована процедура змушує повністю переглянути ці ідеї. Це буде людина, якій належить тіло, чи людина, якій належить голова? Це химера, гібрид людини. До проведення подібних операцій нам потрібно ґрунтовно обговорити низку ще глибших питань", — коментував заяви Канаверо фахівець Стенфорда з біоетики та регенеративної медицини доктор Крістофер Скотт.

Зважаючи на те, що Канаверо не розкриває технічні подробиці зшивання мільйонів моторних нейронів, зміщення яких навіть на десяті частки міліметра призведе до критичних наслідків, багато хто вважає його шарлатаном, який просто бажає прославитися.

В останні роки італієць зосередився на спинальних травмах і пересадці ділянок спинного мозку замість пошкоджених. Канаверо також провів успішні операції такого типу на лабораторних щурах.