Švedijos mokslininkai sukūrė pirmąjį pasaulyje „gyvą kompiuterį“, pagamintą iš žmogaus smegenų audinio. Jį sudaro 16 organoidų, arba laboratorijoje išaugintų smegenų ląstelių gniužulų, kurie tarpusavyje siunčia informaciją. Jie veikia panašiai kaip tradicinis kompiuterio lustas – siunčia ir priima signalus per savo neuronus, kurie veikia kaip grandinės.
Švedijos mokslininkai sukūrė pirmąjį pasaulyje „gyvą kompiuterį“, pagamintą iš žmogaus smegenų audinio. Jį sudaro 16 organoidų, arba laboratorijoje išaugintų smegenų ląstelių gniužulų, kurie tarpusavyje siunčia informaciją. Jie veikia panašiai kaip tradicinis kompiuterio lustas – siunčia ir priima signalus per savo neuronus, kurie veikia kaip grandinės, skelbia portalas „Daily Mail“.
Asociatyvi DI sugeneruota „Pixabay“ nuotr.
Tačiau jie ypatingi tuo, kad gyva mašina naudoja mažiau energijos, nes gyvi neuronai gali sunaudoti daugiau nei milijoną kartų mažiau energijos nei šiuo metu naudojami skaitmeniniai procesoriai.
Mokslinė fantastika virto realybe
Palyginę su geriausiais pasaulio kompiuteriais, tokiais kaip „Hewlett Packard Enterprise Frontier“, mokslininkai nustatė, kad tokiam pačiam greičiui ir 1 tūkst. kartų didesnei atminčiai žmogaus smegenys sunaudoja nuo 10 iki 20 vatų, o kompiuteris – 21 mln. vatų.
Gyvąją mašiną sukūrė „FinalSpark“ mokslininkai, kurie daugiausia dėmesio skiria sprendimų su biologiniais neuroniniais tinklais kūrimui.
Dr. Fredas Jordanas, vienas iš „FinalSpark“, startuolio, kuris daugiausia dėmesio skiria sprendimų kūrimui naudojant biologinius neuroninius tinklus, generalinių direktorių, „Daily Mail“ sakė: „Ši idėja dažnai sutinkama mokslinėje fantastikoje, tačiau realių tyrimų apie ją nebuvo atlikta labai daug“.
Organoidai auginami, saugomi ir net treniruojami
Organoidai yra mažos, savaime organizuotos trimatės audinių kultūros, pagamintos iš kamieninių ląstelių.
Tokios kultūros gali būti sukurtos taip, kad atkartoja didžiąją dalį organo sudėtingumo arba išreiškia pasirinktus jo aspektus, pavyzdžiui, gamina tik tam tikrų tipų ląsteles.
Mokslininkai paima kamienines ląsteles ir augina jas maždaug mėnesį, kol jos suformuoja tokias funkcijas kaip neuronai.
„FinalSpark“ mini smegenys buvo sukurtos iš maždaug 10 tūkst. gyvų neuronų, maždaug 0,5 mm skersmens.
Organoidai treniruojami dopamino dozėmis – teisingai atlikę užduotis jie gauna cheminės medžiagos srautą kaip atlygį.
Mokslininkai dopaminą skiria apšviesdami tam tikrą smegenų organoido sritį šviesa – panašiai kaip žmogaus smegenyse jis išsiskiria suaktyvinus tam tikrą sritį.
Mini smegenis supa aštuoni elektrodai, kuriais matuojamas organoidų aktyvumas, o mokslininkai gali siųsti srovę per elektrodą, kad paveiktų neuroną.
Šie elektrodai atlieka dvejopą funkciją – stimuliuoja organoidus ir registruoja jų apdorojamus duomenis.
Organoidai taip pat yra patalpinti mikrofluidiniame inkubatoriuje, kuris veikia kaip mini vandentiekio sistema mažiems skysčių kiekiams, aprūpinanti ląsteles maistinėmis medžiagomis, reikalingomis jų gyvybei palaikyti.
Inkubatoriuje organoidai palaikomi kūno temperatūroje, automatizuojamas ląstelių terpės srautas ir priežiūra, todėl užtikrinama stabili aplinka be bakterijų ir virusų.
Kompiuterio ląstelės panašios į esančias žmogaus smegenyse
Gyvojo kompiuterio ląstelės gyvena ir miršta per 100 dienų, susitelkusios į 3D organoido struktūrą.
Tačiau jos panašios į esančias tikrose žmogaus smegenyse ir pasižymi panašiu elektriniu aktyvumu.
„Smegenų neuronai gyvens apie 80 metų – mirus jų bus tiek pat, kiek ir gimus. Mes nesame tokie geri kaip gamta, kad išlaikytume juos gyvus, todėl jie gyvena tik 100 dienų“, – sakė F. Jordanas.
Mokslininkai tiesiog augina naujus organoidus, kad pakeistų mirusius.
Komanda neseniai pristatė smegenų kompiuterį kaip internetinę platformą, leidžiančią pasaulio mokslininkams nuotoliniu būdu atlikti eksperimentus su biologiniais neuronais uždaroje laboratorijoje.
Jau trys dešimtys universitetų pareiškė norą naudotis šia platforma.
Keistas, bet prasmingas pavadinimas
F. Jordanas apibūdino „gyvąjį kompiuterį“ kaip „wetware“ (angl. „drėgna įranga“), nes jis, kaip ir tikros žmogaus smegenys, yra kažkur tarp kompiuterinės techninės įrangos (t. y. lustų, kurie apdoroja informaciją) ir programinės įrangos (programų, kurios veikia techninėje įrangoje).
„Mes vadiname tai „wetware“ (nežinau, kas sukūrė šį žodį), bet smegenys yra tarp programinės ir techninės įrangos, – sakė F. Jordanas. – Kompiuteriuose yra aiškus atskyrimas, toje pačioje aparatinėje įrangoje veikia skirtinga programinė įranga“.
„Tačiau mūsų smegenyse, norint ko nors išmokti, reikia fiziškai pakeisti sinapsines jungtis sudarančią aparatinę įrangą, – pridūrė jis. – Taigi mums reikia naujo žodžio, o „wetware“ (angl. „drėgna įranga“) yra prasmingas išsireiškimas, nes ląstelėms reikia drėgnos aplinkos, kad išgyventų“.
Kokie bus tolesni žingsniai?
Pasaulis išgyvena energetikos krizę dėl kuro trūkumo, tiekimo grandinės sutrikimų, geopolitinės įtampos ir perėjimo prie atsinaujinančiosios energijos.
Jau nekalbant apie dirbtinio intelekto, kuris, kaip prognozuojama, per metus sunaudos 29,3 teravatvalandės (vienas teravatas yra lygus vienam trilijonui vatų), augimą.
Kol kas bendrovė daugiausia dėmesio skiria debesų kompiuterijai, ypač daug energijos suvartojantiems duomenų centrams, kurie skatina dirbtinį intelektą.
Laboratorijos ir universitetai visame pasaulyje jau jungiasi prie „FinalSpark“, kad išbandytų aparatinę įrangą.
Vėliau šį mėnesį F. Jordanas lankysis Vienoje vyksiančioje pirmojoje pasaulyje „biokompiuterijos“ konferencijoje, kurioje dalyvaus svečiai iš Australijos ir JAV.
„Nemanau, kad organizatoriai žinojo, kiek mažai mūsų yra“, – juokėsi jis.
F. Jordanas sakė, kad nuo tada, kai paskelbė savo atradimus, telefonas nenustojo skambėti: „Daugybė žmonių skambina ir siūlo man pinigų“.
Kitas galimas proveržis – naujas supratimas apie pačias žmogaus smegenis, kuris gali padėti išgydyti ligas.
Organoidų kūrimo technologija yra palyginti nauja, o idėja paversti žmogaus neuronus kompiuteriu iki šiol buvo mažai tyrinėta.
