Поскольку программное обеспечение искусственного интеллекта и передовые компьютеры революционизируют современные технологии, некоторые исследователи видят будущее, в котором компьютерные программисты перейдут от кремния к органическим молекулам.
Ученые из Университета Джона Хопкинса изучают возможность «биокомпьютеров» — программ, смоделированных из органических молекул, таких как человеческая ДНК или белки, — раскрывающих новые идеи о биологии человека и повышающих вычислительную мощность технологий будущего.
Большая часть этих технологических ожиданий проистекает из так называемых «органоидов», которые представляют собой выращенные в лаборатории ткани, напоминающие полностью выращенные органы, имеющие сходную биологическую сложность с тканями, состоящими из клеток почек, легких и мозга.
Органоиды, которые стали более заметными в лабораториях за последние два десятилетия, в настоящее время предлагают ученым более этичную альтернативу испытаниям на животных или людях, имитируя основные функции клеток и продвигая научное понимание того, как эти клетки работают.
Согласно пресс-релизу, совсем недавно ученые из Университета Джона Хопкинса оценивали природу «мозговых органоидов», которые представляют собой сферы размером с точку от ручки, которые отражают основные нейронные функции обучения и запоминания в человеческом мозгу.
«Это открывает возможности для исследований того, как работает человеческий мозг», — сказал в пресс-релизе Томас Хартунг, профессор наук об окружающей среде в Университете Джона Хопкинса, добавив, что более глубокое понимание человеческого познания также может служить дорожной картой для раскрытия большей вычислительной мощности в технологии будущего.
«Вычисления и искусственный интеллект стали движущей силой технологической революции, но они уже достигли потолка», — сказал он. «Биокомпьютинг — это огромные усилия по сокращению вычислительной мощности и повышению ее эффективности, чтобы преодолеть наши текущие технологические ограничения».
Хартунг и его команда впервые начали выращивать органоиды мозга в 2012 году, используя клетки из образцов кожи человека, которые они перепрограммировали для размножения и отражения функций других клеток. Каждый из этих органоидов состоит примерно из 50 000 клеток, и Хартунг и его команда предполагают создание футуристического компьютера, который использует организацию этих клеток в качестве основы для новых форм компьютерного программирования.
Несмотря на то, что компьютерные вычисления с использованием чисел и данных намного превосходят мозг с точки зрения скорости и объема, Хартунг указал, что люди в настоящее время более эффективны в принятии сложных логических решений при значительно меньших вычислительных мощностях.
Например, наша способность определить разницу между кошкой и собакой на основе быстрого взгляда требует гораздо меньше вычислительной мощности, чем потребовалось бы компьютерной программе, несмотря на тот факт, что продвинутый компьютер мог бы предоставить гораздо больше информации о каждом виде. чем средний человек.
Хартунг считает, что, используя сложность мозговых органоидов и обучая их искусственному интеллекту, «биокомпьютеры» могут достичь новой скорости вычислений, вычислительной мощности, возможностей хранения и общей эффективности данных.
«Компьютеры, работающие на этом «биологическом оборудовании», могут в следующем десятилетии снизить требования к энергопотреблению суперкомпьютеров, которые становятся все более неустойчивыми», — сказал он.
Он добавил, что могут пройти десятилетия, прежде чем компьютер на основе органоидов начнет эффективно функционировать, но эта возможность сохраняется по мере расширения области исследований органоидов.
Лена Смирнова, доцент кафедры гигиены окружающей среды и инженерии Университета Джона Хопкинса, которая возглавляет исследование, добавила, что такое исследование может произвести революцию в исследованиях по тестированию лекарств на нейродегенерацию и нарушения развития нервной системы.
«Инструменты, которые мы разрабатываем для биологических вычислений, — это те же самые инструменты, которые позволят нам понять изменения в нейронных сетях, характерных для аутизма, без необходимости использовать животных или обращаться к пациентам», — сказала она в пресс-релизе. По мнению Смирновой, продвигая биокомпьютеры, исследователи могут «понять основные механизмы, лежащие в основе того, почему у пациентов возникают эти когнитивные проблемы и нарушения».
Смирнова и Хартунг далее изложили свои планы по оценке будущего органоидного интеллекта и биокомпьютеров в журнале Frontiers in Science в прошлом месяце.
