Taka sztuka udała się badaczom z Indiana University w Stanach Zjednoczonych, którzy zaprezentowali kulisy swoich dokonań na łamach Nature Electronics. Jak wynika z informacji przekazanych przez Fenga Guo i jego współpracowników, połączona z elektroniką tkanka mózgowa, nazwana Brainoware, jest w stanie wykonywać szereg praktycznych zadań.
Czytaj też: IBM zbudował gigantyczny procesor kwantowy. Nie chce go używać w komputerze następnej generacji
Zalicza się do nich na przykład rozpoznawanie mowy i przewidywanie równań nieliniowych. I nawet jeśli pod względem wydajności takie urządzenie nie było jeszcze w stanie pokonać klasycznych systemów opartych na sztucznej inteligencji, to nie jest to w całej sprawie najważniejsze. Liczy się przede wszystkim przełom związany z powstaniem nowego rodzaju architektury.
Komputer wykorzystujący tkankę występującą w ludzkim mózgu stanowi przykład nowego rodzaju architektury
Co ciekawe, o dokonaniach amerykańskich naukowców zrobiło się głośno nie tylko ze względu na ich imponujące osiągnięcia. Sporo kontrowersji wzbudziła etyczna natura tego typu przedsięwzięć. Eksperci nie są pewni, do jakiego stopnia właściwym jest wykorzystywanie tkanek ludzkiego mózgu w celu projektowania komputerów.
Przejdźmy jednak do kwestii technicznych, dotyczących zarówno mechanicznych komputerów, jak i tych, które biologia zapewnia nam pod czaszkami. Ludzkie mózg posiada średnio 86 miliardów neuronów i nawet kwadrylion synaps. Warto przy tym zauważyć, że każdy neuron może być połączony z 10 000 innych, a neurony te bezustannie wykazują aktywność przejawiającą się w komunikacji między sobą.
Czytaj też: Układ, który działa jak ludzki mózg. Maszynom coraz bliżej do intelektu człowieka
Przed dziesięcioma laty zespół związany z eksperymentami, za którymi stała firma Riken, próbował zbliżyć się do możliwości ludzkiego mózgu. W tym celu wykorzystał superkomputer wyposażony w niemal 83 tysiące procesorów i 1 petabajt pamięci. Jednosekundowa symulacja 1,73 mld neuronów połączonych za pośrednictwem 10,4 bln synaps – co odpowiada około 1-2% wartości generowanych przez nasz mózg – zajęła superkomputerowi aż 40 minut.
Od tamtej pory udało się dokonać licznych postępów, lecz komputerom wciąż daleko do możliwości, jakimi dysponują ludzie. Jednym ze sposobów na osiągnięcie sukcesu mogą okazać się tzw. obliczenia neuromorficzne, choć wymagają dużych ilości energii oraz czasu. Chcąc obrać nieco inną drogę, członkowie zespołu odpowiedzialnego za ostatnie badania wykorzystali ludzką tkankę mózgową wyhodowaną w laboratorium. Tzw. pluripotencjalne komórki macierzyste przekształciły się w różne typy komórek mózgowych i to właśnie one układały się tak, aby tworzyć trójwymiarowe organoidy będące uproszczonymi formami naszych mózgów.
Tego typu eksperymenty wzbudzają kontrowersje ze względu na wątpliwości co do ich etycznej natury
Zaprojektowany z ich wykorzystaniem Brainoware składa się z organoidów mózgowych podłączonych do mikroelektrod. W takim środowisku funkcjonuje sztuczna sieć neuronowa prowadząca przetwarzanie zbiorrnikowe, a stymulacja elektryczna przenosi informacje do organoidu, gdzie owe dane są przetwarzane. Całość jest zintegrowana z klasyczną elektroniką, w której warstwy przeszkolono tak, aby odczytywała dostępne dane, klasyfikowała je bądź tworzyła na ich podstawie prognozy.
Czytaj też: Muzyka prosto z mózgu. Naukowcy stworzyli niezwykły “cover” utworu zespołu Pink Floyd
Jak takie połączenie wypadło w praktyce? Przetestowano je w ramach eksperymentu, który polegał na analizie 240 nagrań pochodzących od ośmiu mężczyzn wypowiadających japońskie samogłoski. Zadaniem nowatorskiego układu miało być rozpoznanie głosu należącego do konkretnej osoby. Wystarczyły dwa dni, aby komputer oparty na ludzkim mózgu wykonywał to zadanie z 78-procentową skutecznością.
Inne polegało na przewidywaniu tzw. układu Henona, składającego się z równań różnicowych nieliniowych. Brainoware, pozbawiony nadzoru, miał szkolić się w tym kierunku przez cztery dni. Jak się później okazało, komputer poradził sobie z wyznaczonym mu celem z wyższą wydajnością aniżeli sztuczna sieć neuronowa pozbawiona jednostki pamięci krótkotrwałej. Perspektywy rozpościerające się przed opisywaną technologią są więc iście niebywałe.
