Ihmisten neuroneja piisirulla.
Kuva: Cortical Labs
Tämä bio-tietokone, joka on kuuden vuoden tutkimuksen tulos, perustuu ihmisen neuroneihin, jotka on kasvatettu piisirulle. Nämä neuronit, joita ruokitaan kontrolloidussa ympäristössä, vuorovaikuttavat biologisen käyttöjärjestelmän (biOS) kanssa, joka simuloi virtuaalista maailmaa. Tämä innovaatio lupaa merkittäviä edistysaskeleita, erityisesti lääkkeiden löytämisessä ja sairauksien mallintamisessa, samalla vähentäen eläinkokeita.
Biologian ja teknologian fuusio
CL1 käyttää ihmisen neuroneja, jotka on kasvatettu kantasoluista, sijoitettuna piisirulle, jossa on elektrodeja. Nämä elektrodith lähettävät ja vastaanottavat sähköisiä signaaleja, luoden rajapinnan biologisen hermoverkon ja tietojärjestelmän välille. Tämä symbioosi mahdollistaa sujuvan viestinnän ja neuronien nopean sopeutumisen simuloituun ympäristöönsä.Toisin kuin perinteiset tietokoneet, CL1 hyödyntää neuronien luonnollista plastisuutta, joka mahdollistaa niiden uudelleenmuotoilun vastaanotettujen ärsykkeiden mukaan. Tämä joustavuus, joka on peräisin miljardien vuosien evoluutiosta, ylittää huomattavasti nykyisten tekoälymallien kyvyt. Neuronit, eräänlaisesti, "itseohjelmoituvat" optimoidakseen suorituskykyään.
Biologista järjestelmää tukee kontrolloitu ympäristö, johon kuuluu pumppuja, kaasuseoksia ja lämpötilan säätöä. Jokainen CL1-yksikkö on itsenäinen ja kuluttaa vähän energiaa, kokonaiskulutuksen ollessa 850–1000 wattia 30 yksikön hyllylle.
Kuinka neuroneja kasvatetaan laboratoriossa?
CL1:ssä käytetyt neuronit kasvatetaan indusoiduista pluripotenteista kantasoluista (iPSC), jotka ovat soluja, jotka kykenevät erilaistumaan mihin tahansa ihmisen kehon solutyyppiin. Nämä kantasolut saadaan yleensä verinäytteistä tai kudoksista, ja ne ohjelmoidaan laboratoriossa neuroneiksi. Tähän erilaistumiseen käytetään kahta päämenetelmää.Ensimmäinen menetelmä käyttää pieniä molekyylejä jäljittelemään kohdunsisäisen aivojen kehityksen olosuhteita, ohjaten kantasoluja muuttumaan neuroneiksi. Toinen menetelmä aktivoi suoraan tiettyjä geenejä, jotka liittyvät hermosolujen kehitykseen, mikä mahdollistaa tarkemman erilaistumisen. Jokaisella lähestymistavalla on omat etunsa: ensimmäinen tuottaa korkealaatuisia neuroneja, kun taas toinen tuottaa solujen monimuotoisuutta, joka on lähempänä ihmisen aivojen rakennetta.
Kun neuronit on erilaistettu, ne sijoitetaan piisirulle, jossa on elektrodeja, ja ne muodostavat toimivan hermoverkon. Tämä verkko pidetään sitten kontrolloidussa ympäristössä, jossa on ravinteita, sopiva kaasuseos ja vakaa lämpötila, jotta sen eloonjääminen ja toiminta voidaan taata. Tämä laboratoriossa kasvatettujen neuronien kulttuuri edustaa suurta edistystä neurotieteen ja tekoälyn tutkimuksessa.
Lupaavat sovellukset
CL1 voisi parantaa lääketieteellistä tutkimusta mahdollistamalla tarkempia ja henkilökohtaisempia lääkekokeita. Jäljittelemällä ihmisen neuronien reaktioita se tarjoaa eettisen vaihtoehdon eläinkokeille, samalla kun se tuottaa merkityksellisempiä tietoja neurologisten sairauksien tutkimiseen.Teknologian alalla tämä bio-tietokone voisi nopeuttaa tekoälyn kehitystä, erityisesti robottien ja automaattisten järjestelmien osalta. Sen kyky oppia nopeasti ja sopeutua dynaamisesti tekee siitä tehokkaan työkalun sovelluksille, jotka vaativat päätöksentekoa.
Lopuksi, CL1 on suunniteltu vastaamaan tutkimuslaboratorioiden, yliopistojen ja akateemisten instituutioiden tarpeisiin, ja sen aloituskustannus on 35 000 dollaria per yksikkö. Tutkijoille, joilla ei ole tarvittavia resursseja laitteiston hankkimiseen, Cortical Labs tarjoaa etäyhteyden pilvipalvelun kautta, nimeltään "Wetware-as-a-Service". Tämä ratkaisu mahdollistaa bio-tietokoneen käytön ilman merkittävää laiteinvestointia, demokratisoiden näin pääsyn tähän teknologiaan ja avaten ovia kansainvälisille yhteistyöille.
Lisätietoja: Mikä on synteettinen biologinen älykkyys (SBI)?
Synteettinen biologinen älykkyys (SBI) on tekoälyn muoto, joka käyttää biologisia neuroneja laskentapohjana. Toisin kuin perinteinen tekoäly, joka perustuu piisiruille, se hyödyntää neuronien luonnollista plastisuutta ja sopeutumiskykyä luodakseen dynaamisempia ja kehittyvämpiä järjestelmiä. Nämä laboratoriossa kasvatetut neuronit kykenevät itseorganisoitumaan ja muodostamaan verkostoja, jäljitellen joitakin ihmisen aivojen toiminnan piirteitä.SBI yhdistää näin biologian ja teknologian edut: neuronit tarjoavat vertaansa vailla olevaa joustavuutta ja energiatehokkuutta, kun taas elektroniset komponentit takaavat laskentojen tarkkuuden ja nopeuden. Tämä lähestymistapa mahdollistaa korkean tason ongelmien ratkaisemisen, kuten sairauksien mallintamisen tai automatisoitujen järjestelmien optimoinnin, nopeammin ja merkityksellisemmin.
Lisäksi SBI avaa uusia eettisiä näkökulmia vähentämällä riippuvuutta eläinkokeista ja tarjoamalla ihmisen biologialle lähempänä olevan mallin lääketieteelliseen tutkimukseen. Se edustaa merkittävää askelta kohti "orgaanisempaa" ja biologisia periaatteita kunnioittavaa tekoälyä.