Ученые создали ультрамощный компьютер из человеческой клетки

Искусственный интеллект сейчас настолько развит, что может помогать врачам ставить диагнозы, переводить тексты с любого языка в режиме реального времени и создавать произведения искусства. Но для его работы по-прежнему используются те же самые компьютерные детали из кремния, которые существуют с 1950-х годов. Некоторые ученые и компании решили, что настало время сделать шаг вперед и создавать компьютеры из живых организмов. Новое направление называется биокомпьютингом, и в нем для создания новых видов компьютеров используются крошечные скопления выращенных в лаборатории клеток, называемые органоидами. Одна из швейцарских компаний под названием FinalSpark создала специальную компьютерную платформу, использующую органоиды человеческого мозга для обработки информации. Вы можете арендовать эту платформу в интернете за 500 долларов в месяц, если вы ученый и хотите провести исследование. Основная цель компании, создавшей компьютер, заключается в разработке искусственного интеллекта, который использует в 100 тысяч раз меньше энергии, чем мощные системы искусственного интеллекта, которыми мы располагаем сегодня. Каждый органоид мозга, используемый новым компьютером, очень мал, всего полмиллиметра в ширину, и их четыре в каждом вычислительном блоке. Эти органоиды подключены к восьми крошечным проводам, электродам, которые могут посылать сигналы нейронам внутри органоидов. Эти электроды также соединяют органоиды с обычными компьютерными системами. Нейроны в органоидах получают небольшое количество дофамина, химического вещества, которое заставляет нас чувствовать себя хорошо, чтобы стимулировать их к обучению. Это похоже на то, что делает ваш мозг, когда вы узнаете что-то новое. Благодаря электрическим сигналам и дофаминовым вознаграждениям, нейроны в органоидах могут образовывать новые связи, что снова очень похоже на то, как работает ваш мозг. Да, и мой тоже. Иногда. Если этот процесс пойдет успешно, то в один прекрасный день эти органоиды смогут работать как процессоры в современных компьютерах, только они будут выполнять ту же работу гораздо более энергоэффективным способом. Если вы хотите проверить, как все это работает, крошечные органоиды, похожие на мозг, транслируются в режиме онлайн круглые сутки, и любой желающий может наблюдать за тем, что они делают. Большая задача для исследователей понять, как заставить нейроны в этих органоидах делать то, что мы хотим. Ученые из 34 университетов обратились с просьбой использовать биокомпьютеры Final Spark, и компания уже разрешила ученым из девяти учебных заведений начать работу с ними. Каждая команда изучает что-то свое в области биокомпьютинга. Например, команда из Мичиганского университета изучает, как использовать электрические и химические сигналы для управления органоидами, что может помочь создать специальный язык именно для этих биокомпьютеров. Ученые из Ланкастерского университета Лейпцига, Германия, пытаются понять, как заставить органоиды работать с различными типами моделя обучения искусственного интеллекта. Органоидные компьютеры все еще не так мощные, как обычные кремниевые, которые мы используем сегодня. Стандартной технологии для производства этих крохотных органоидов, похожих на мозг, еще не существует. Кроме того, поскольку они состоят из живых клеток, они не живут вечно. Сейчас органоиды Final Spark живут около ста дней, что значительно лучше, чем в первых экспериментах. Раньше они жили всего несколько часов. Но процесс создания органоидов стал гораздо более гладким. В настоящее время в лаборатории насчитывается от двух до трех тысяч органоидов. Final Spark — не единственная компания, пытающаяся найти новые альтернативы привычным кремниевым чипам. Ученый из Испании Анхиль Гоньи Морено изучает другой вид биовычислений, называемый клеточными вычислениями. Он включает использование специально модифицированных живых клеток для создания систем, способных запоминать информацию, принимать решения и работать так же, как сегодня работают базовые компьютеры. Ученый считает, что поскольку клеточные компьютеры могут реагировать на изменения в окружающей среде, они могли бы помочь восстановить поврежденные экосистемы. Обычные компьютеры на такое не способны, но биокомпьютер, созданный из бактерий, можно поместить, например, в озеро и получить подробную информацию о состоянии воды. Он будет реагировать на различные химические вещества и условия. Другой ученый, Эндрю Адамацки из Университета Западной Англии, исследует возможности использования грибов в вычислительной технике. Грибы имеют длинные нитевидные структуры, называемые мицелиями, которые могут посылать крошечные электрические сигналы, аналогично тому, как работают клетки нашего мозга. Ученый считает, что эти грибковые сети могут быть использованы для создания компьютерной системы, подобной мозгу, которая может обучаться распознавать шаблоны и выполнить другие интеллектуальные задачи. Его команда уже научила грибковые сети помогать компьютерам решать определенные математические задачи. Ученые считают, что использование грибов для вычислений может быть лучше, чем использование клеток мозга, потому что это проще, дешевле, этичнее и хорошо сочетается с существующими технологиями. Хотя компьютер, созданный из человеческих нейронов, находится на стадии тестирования, ученые из UC Davis Health изобрели новый интерфейс мозг-компьютер, который может преобразовывать сигнал мозга в речь с почти идеальной точностью, до 97%. Ученые поместили специальные датчики в мозг человека, которому было трудно говорить по медицинским причинам. Когда включили систему, мужчина уже через несколько минут мог поделиться тем, что хотел сказать. Когда человек с подобным заболеванием захочет заговорить, новое устройство превратит сигналы его мозга в текст, который появится на экране компьютера. Компьютер может произносить слова вслух. Чтобы создать эту систему, команда нашла мужчину с заболеванием, делающим руки и ноги слабыми, а речь трудной для понимания, поэтому ему требовалась помощь в общении. Врач поместил в мозг пациента специальное устройство. Он разместил крошечные датчики в той части мозга, которая помогает контролировать речь. Эти датчики были разработаны таким образом, чтобы улавливать сигналы из 256 точек в мозге. Устройство обнаруживает, когда мозг пытается двигать мышцами, чтобы говорить. Оно слушает сигналы мозга и превращает их в звуки, похожие на слоги. Затем они образуют слова, которые человек пытается произнести. Это изобретение – лишь один из примеров последней тенденции к тому, что компьютеры становятся частью одежды и даже частью нашего тела. Мы создаем новые протезы конечностей, которые могут не только помогать людям держать предметы, они также могут отправлять сигнал в мозг, сообщая ему, что к чему-то прикоснулись. Это меняет наше представление о человеке, поскольку означает, что даже металлическая конечность может соединяться с нашим мозгом, как настоящая часть нас самих. По мнению экспертов, компьютеры будущего будут сочетать в себе живых существ, физические объекты и цифровые технологии. Такие вещи, как 3D-печать, биотехнологии, роботы, помогающие людям двигаться, умные устройства, соединяющие все воедино, самоуправляемые автомобили и различные виды искусственного интеллекта будут еще более распространены, чем сейчас. Все меняется очень быстро, поэтому сложно делать прогнозы относительно компьютерной индустрии даже на ближайшие 20-30 лет. Но эксперты сходятся во мнении, что квантовые вычисления, которые привносят в компьютеры физику, будут очень важны. Компьютеры могут стать настолько крошечными, что будут размером с атом. Ожидается, что квантовые вычисления внесут огромные изменения в то, как мы используем искусственный интеллект, машинное обучение и поиск в больших данных. Это означает, что мы сможем получать еще более точные рекомендации по покупкам и более умные инструменты для дома. В медицине квантовые вычисления помогут быстрее изобретать новые лекарства и жить дольше. Квантовые вычисления также повлияют на многие отрасли, такие как безопасность, финансы, здравоохранение, развлечения и технологии. Это может изменить наш подход к работе, приводя к новым прорывам в робототехнике, улучшению хирургических инструментов и совершенствованию цифровых инструментов для нашей работы. Они также улучшат технологии, поскольку должны сделать цепочки поставок более эффективными, улучшить управление трафиком, помочь с финансовым планированием и оптимизировать многие разные процессы. Большую часть времени, пока мы пользуемся компьютерами, все, что мы делаем на них, происходит в 2D, то есть в плоском виде, как будто мы смотрим на картинку или читаем с экрана. Иногда в специальных проектах используется 3D, но для большинства людей это непривычно. Сейчас мы начинаем переходить от выполнения задач в 2D к исследованию 3D виртуальных миров, где все выглядит и ощущается так же, как в реальной жизни. Гаджеты виртуальной реальности пока еще довольно дороги и доступны не всем, но крупные компании работают над гарнитурами расширенной реальности, и эта технология, скорее всего, будет становиться все более распространенной.