Biopočítače z ľudského mozgového tkaniva spotrebujú miliónkrát menej energie než tradičné počítače

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Platforma Neuroplatform využíva na výpočty živé ľudské organoidy.

• Biopočítače spotrebujú miliónkrát menej energie než kremíkové čipy.

• Systém využíva dopamín na trénovanie neurónových sietí odmenou.

Švajčiarsky startup FinalSpark spustil prelomovú službu, ktorá umožňuje vedcom z celého sveta prenajať si prístup k prvému biopočítaču na svete vyrobenému z ľudského mozgového tkaniva. Tento systém, nazvaný Neuroplatform, spája 16 ľudských mozgových organoidov do funkčného výpočtového celku.

Organoidy sú malé zhluky buniek vypestované v laboratóriu, ktoré napodobňujú štruktúru a funkciu skutočného mozgu. Cieľom nie je vytvoriť vedomú bytosť, ale využiť extrémnu energetickú efektivitu biologických neurónových sietí na spracovanie dát.

Najväčším ťahákom tejto technológie je jej neuveriteľná energetická úspornosť v porovnaní s tradičným kremíkovým hardvérom. Zatiaľ čo trénovanie veľkých jazykových modelov, ako je GPT-3, vyžaduje gigawatthodiny energie, ľudský mozog operuje s príkonom približne 20 wattov.

FinalSpark tvrdí, že ich bioprocesory môžu spotrebovať až miliónkrát menej energie než digitálne procesory pri vykonávaní špecifických úloh. V dobe, keď dátové centrá a umelá inteligencia spotrebúvajú čoraz väčšie percento svetovej elektriny, predstavuje tento prístup nádejné riešenie klimatickej záťaže.

Neuroplatform funguje tak, že organoidy sú umiestnené v špeciálnych nádobách s kultivačným médiom, ktoré ich udržiava pri živote. Každý organoid je prepojený s elektródami, ktoré umožňujú počítaču vysielať elektrické signály do tkaniva a zároveň snímať reakcie neurónov.

Tieto „mini-mozgy“ sa dokážu učiť a adaptovať prostredníctvom neuroplasticity, čo je schopnosť, ktorú sa digitálne neurónové siete snažia len napodobniť. Životnosť týchto organoidov bola pôvodne len niekoľko hodín, no vďaka vylepšeniam v systéme podpory života teraz vydržia až 100 dní.

Programovanie takéhoto biopočítača sa zásadne líši od písania kódu v jazyku Python alebo C++. Namiesto binárnej logiky núl a jednotiek sa využíva systém odmien a trestov, podobne ako pri učení živých organizmov.

Vedci používajú dopamín ako pozitívny stimul (odmenu), keď organoid vykoná úlohu správne, a elektrické signály ako negatívnu spätnú väzbu, keď pochybí. Tento proces postupne formuje neurónové spojenia tak, aby tkanivo vykonávalo požadovanú výpočtovú funkciu.

Zavedenie biologických komponentov do výpočtovej techniky však so sebou prináša aj zložité etické otázky. Hoci organoidy nie sú považované za vedomé bytosti, hranica medzi zhlukom buniek a primitívnym vnímaním je predmetom vedeckých diskusií.

FinalSpark spolupracuje s etikmi, aby zabezpečil, že ich výskum neprekročí morálne hranice. Napriek tomu predstavuje myšlienka „počítača, ktorý žije“ zásadný filozofický posun v našom chápaní technológií.

Výskumníci z rôznych inštitúcií majú teraz možnosť pripojiť sa k platforme na diaľku a vykonávať vlastné experimenty. To by mohlo urýchliť vývoj v oblastiach, kde kremíkové počítače narážajú na svoje limity, ako je napríklad rozpoznávanie vzorov alebo adaptívne riadenie.

Ak sa podarí vyriešiť technické výzvy spojené s udržiavaním organoidov pri živote dlhodobo, mohli by sme byť svedkami vzniku hybridných systémov. Tie by kombinovali hrubú silu kremíka s efektivitou biológie.

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Rastúca energetická náročnosť umelej inteligencie sa stáva neudržateľnou a biopočítače ponúkajú radikálne efektívnejšiu alternatívu, ktorá by mohla zmeniť budúcnosť AI a znížiť jej uhlíkovú stopu.

^{Zdroj: sciencealert.com foto: Bram Servais}