Možda zvuči kao nešto iz naučne fantastike, ali mali broj istraživača zaista postiže napredak u pokušajima da napravi računare od živih ćelija, prenosi BBC.
Dobrodošli u čudan svijet biokompjutinga.
Među predvodnicima u ovom polju su naučnici iz Švajcarske koji se nadaju da će jednog dana imati data centre pune „živih“ servera koji imitiraju način na koji umjetna inteligencija (AI) uči – i koji bi mogli trošiti tek djelić energije u poređenju s današnjim metodama.
To je vizija dr Freda Jordana, suosnivača laboratorije FinalSpark.
Svi smo navikli na termine kao što su „hardver“ i „softver“, kada je riječ o računarima koje danas koristimo. Međutim, pomalo uznemirujući termin koji dr Jordan i drugi u ovom polju koriste za ono što stvaraju jeste – „wetware“ (mokri hardver).
Jednostavno rečeno, to uključuje stvaranje neurona koji se razvijaju u klastere nazvane organoidi, koji se zatim mogu povezati na elektrode – i tu počinje pokušaj da se koriste kao mini-računari.
Kako funkcioniše proces?
Ljudske ćelije kože se pretvaraju u matične ćelije.
Matične ćelije se uzgajaju u neuronske klastere koji formiraju organoide.
Nakon nekoliko mjeseci, organoidi se povezuju na elektrode.
Dr Jordan priznaje da je za mnoge ljude sama ideja biokompjutinga pomalo neobična.
„U naučnoj fantastici ljudi već dugo žive s tim idejama“, rekao je.
„Ali kada kažete ‘koristiću neuron kao malu mašinu’, to je drugačiji pogled na naš vlastiti mozak i tjera vas da se zapitate – šta smo mi zapravo?“
FinalSpark koristi matične ćelije dobijene iz ljudskih ćelija kože, koje kupuje od jedne klinike u Japanu. Identitet donora ostaje anoniman.
Iznenađujuće, nude im se i mnogi dobrovoljci.
„Mnogo ljudi nam se obraća“, rekao je.
„Ali prihvatamo samo matične ćelije od ovlaštenih dobavljača, jer je kvalitet ćelija ključan.“
Mini-moždani organoidi
U laboratoriji u Veveyu, dr Flora Brozzi, ćelijska biologinja, pokazala mi je posudu s nekoliko malih bijelih kuglica.
Svaka kuglica je zapravo minijaturni, laboratorijski uzgojen mozak, izrađen od živih matičnih ćelija koje su kultivisane da postanu klasteri neurona i potpornih ćelija – organoidi.
Iako nisu ni približno složeni kao pravi ljudski mozak, sastoje se od istih osnovnih građevnih jedinica.
Nakon nekoliko mjeseci razvoja, organoidi se povezuju na elektrode i mogu da odgovore na jednostavne komande tastature.
Na taj način se mogu slati i primati električni signali, a rezultati se bilježe na standardnom računaru priključenom na sistem.
Test je jednostavan: pritisnete taster, šalje se električni signal preko elektroda, i ako sve radi kako treba (što nije uvijek slučaj), možete na ekranu vidjeti malu promjenu u aktivnosti – graf koji podsjeća na EEG.
U jednom trenutku, nakon brzog pritiskanja tipki, odgovori naglo prestaju, a zatim se pojavi iznenadni val aktivnosti.
Na pitanje šta se desilo, dr Jordan priznaje: „Mnogo toga još ne razumijemo u vezi s tim kako organoidi funkcionišu i zašto. Možda sam ih iznervirala.“
Učenje i inteligencija
Električne stimulacije su prvi koraci ka većem cilju – da neuroni u biokompjuteru počnu da uče i da se adaptiraju za obavljanje zadataka.
„Kod AI-a je uvijek isto: daš neki ulaz, želiš odgovarajući izlaz“, objašnjava dr Jordan.
„Na primjer, daš sliku mačke, želiš da sistem prepozna da je to mačka.“
Kako održati biokomputer u životu?
Za običan računar je dovoljno da ima napajanje. Kod biokompjutera – nije tako jednostavno.
„Organoidi nemaju krvne sudove“, kaže prof. Simon Schultz sa Imperial College London.
„Ljudski mozak ima krvne sudove na više nivoa, koji prenose hranljive tvari. Još uvijek ne znamo kako da ih stvorimo u laboratoriji. To je trenutno najveći izazov.“
Za razliku od klasičnih računara, kada biokompjuter ‘umre’ – to je doslovno kraj života.
FinalSpark je napravio napredak: organoidi sada mogu preživjeti i do četiri mjeseca.
Ali primijećeni su i jezivi fenomeni pri kraju njihovog života – često zabilježe naglu eksploziju moždane aktivnosti, slično kao što se ponekad dešava kod ljudi neposredno prije smrti.
„Zabilježili smo oko 1.000 do 2.000 takvih individualnih smrti u posljednjih pet godina“, kaže dr Jordan.
„To je tužno jer moramo prekinuti eksperiment, razumjeti razlog smrti, pa početi ispočetka.“
Prof. Schultz dodaje:
„Ne treba da se plašimo toga. To su samo računari, napravljeni od drugačijeg materijala.“
Praktične primjene
FinalSpark nije jedini koji radi na ovom polju.
Australska firma Cortical Labs je 2022. uspjela natjerati neuronsku mrežu da igra ranu verziju igrice Pong.
U SAD-u, Johns Hopkins University koristi „mini mozgove“ kako bi proučavali kako obrađuju informacije – ali u kontekstu razvoja lijekova za neurološke bolesti poput Alchajmerove i autizma.
Nada je da će AI uskoro moći dodatno ubrzati ova istraživanja.
Međutim, dr Lena Smirnova s Johns Hopkinsa kaže da je biokomputing još u ranoj fazi i ne očekuje da će zamijeniti klasične silikonske čipove.
„Biokompjuting treba da dopuni – a ne zamijeni – silikonsku AI tehnologiju, te da omogući napredak u modeliranju bolesti i smanjenju korištenja životinja u istraživanjima“, kaže ona.
Prof. Schultz se slaže:
„Vjerujem da neće moći nadmašiti silikonske računare u mnogim stvarima, ali će pronaći svoju nišu.“
Iako se ova tehnologija sve više približava stvarnim primjenama, dr Jordan priznaje da i dalje crpi inspiraciju iz naučne fantastike:
„Uvijek sam volio naučnu fantastiku. Kad gledam filmove ili čitam knjige, znao sam biti pomalo tužan jer moj život nije kao u knjizi.
A sada… osjećam se kao da živim tu knjigu. I pišem je.“