Wyobraź sobie komputer, który zamiast krzemu i tranzystorów wykorzystuje żywe komórki mózgowe. Brzmi jak scenariusz z filmu science fiction? A jednak w szwajcarskim laboratorium Final Spark ta wizja staje się rzeczywistością. Po raz pierwszy w historii ludzkości powstają procesory zbudowane z prawdziwych, żyjących neuronów.
Dlaczego mózg bije komputer na głowę
Fred Jordan, CEO Final Spark, stanął kiedyś przed prostym problemem matematycznym. Symulacja zaledwie 100 sztucznych neuronów w jego komputerze pochłaniała kilka kilowatów energii. Tymczasem ludzki mózg, dysponujący 86 miliardami neuronów, wystarcza mu zaledwie 20 watów – tyle, co słaba żarówka LED. To milionowa różnica w efektywności energetycznej!
Ta obserwacja stała się iskrą zapalną dla rewolucyjnego pomysłu: zamiast symulować neurony, dlaczego nie wykorzystać prawdziwych?
Jak „hoduje się” procesor?
Proces tworzenia biologicznego procesora przypomina bardziej pracę w laboratorium biotechnologicznym niż w fabryce elektroniki. Wszystko zaczyna się od zwykłych komórek skóry – fibroblastów. Dzięki współczesnej biotechnologii, komórki te można „cofnąć w czasie” do stanu pluripotencjalnych komórek macierzystych – takich, które mogą stać się dowolnym typem komórki w organizmie.
Następnie, poprzez dodawanie specjalnych molekuł do pożywki hodowlanej, naukowcy kierują ich rozwój w stronę neuronów. Co fascynujące, komórki te samoorganizują się w trójwymiarowe struktury zwane organoidami mózgowymi – miniaturowe fragmenty tkanki nerwowej, które funkcjonalnie przypominają mózg rozwijającego się płodu.
Życie w probówce
Utrzymanie tych delikatnych struktur przy życiu to prawdziwe wyzwanie. Organoidy żyją w sterylnych inkubatorach, w temperaturze 37°C – dokładnie takiej jak w ludzkim ciele. Specjalny różowy roztwór bogaty w składniki odżywcze przepływa pod nimi z prędkością 30-50 mikrolitrów na minutę, dostarczając wszystko, czego potrzebują do życia.
Na początku organoidy umierały po kilku godzinach. Dziś Final Spark może utrzymać je przy życiu przez niemal 3 lata – gigantyczny postęp, który otwiera drzwi do praktycznych zastosowań.
Motyl sterowany myślami
Jak sprawdzić, czy żywe neurony rzeczywiście mogą przetwarzać informacje? Final Spark stworzył fascynujący eksperyment. Na ekranie pojawia się wirtualny motyl, który reaguje na „decyzje” organoidów. Gdy motyl „widzi” światło (reprezentowane przez niebieskie kropki), do neuronów wysyłana jest stymulacja elektryczna. Jeśli neurony odpowiedzą intensywną falą aktywności – tzw. „wybuchem” – motyl leci prosto w stronę światła. W przeciwnym razie porusza się chaotycznie.
To nie magia, to rzeczywista komunikacja między żywymi neuronami a komputerem. Co więcej, neurony można „uczyć” poprzez system nagród. Wykorzystując dopaminę – ten sam neuroprzekaźnik, który w naszych mózgach odpowiada za odczuwanie przyjemności – naukowcy mogą wzmacniać pożądane reakcje neuronów.
Rewolucja w sztucznej inteligencji
Biokomputery mogą być przełomem szczególnie w dziedzinie AI. Dlaczego? Bo sztuczna inteligencja opiera się na symulacjach neuronów. Zamiast zużywać gigantyczne ilości energii na naśladowanie tego, co robi mózg, możemy wykorzystać prawdziwe neurony, które robią to naturalnie i niezwykle efektywnie.
W dobie, gdy centra danych pochłaniają coraz więcej energii, a ślad węglowy AI rośnie wykładniczo, biologiczne procesory oferują eleganckie rozwiązanie. To jak przesiadka z symulacji lotu na prawdziwe skrzydła.
Etyczne pytania bez prostych odpowiedzi
Wykorzystywanie ludzkich neuronów do obliczeń budzi oczywiste pytania etyczne. Czy organoidy mogą odczuwać? Gdzie leży granica między biologicznym procesorem a świadomością? Final Spark uczciwie przyznaje, że nie ma na te pytania odpowiedzi. Dlatego firma aktywnie współpracuje z etykami i filozofami, uczestnicząc w konferencjach i umożliwiając ekspertom dogłębne poznanie tej technologii.
Ciekawostką jest wybór ludzkich, a nie zwierzęcych komórek. Choć neurony szczura prawdopodobnie działałyby równie dobrze, zespół Final Spark ma nadzieję, że odkrycia poczynione przy okazji rozwoju biokomputerów mogą mieć zastosowania medyczne – a wtedy lepiej, by pomagały ludziom.
Przyszłość pisana neuronami
Biokomputacja dopiero raczkuje, ale jej potencjał jest ogromny. Tak jak komputery kwantowe idealnie nadają się do pewnych typów obliczeń, biologiczne procesory mogą znaleźć swoją niszę w przetwarzaniu informacji w sposób, w jaki robi to natura – efektywnie, adaptacyjnie i z minimalnym zużyciem energii.
Być może za kilkadziesiąt lat, obok „Intel Inside”, zobaczymy naklejki „Neurons Inside”. A nasze smartfony, zamiast rozgrzewać się podczas intensywnej pracy, będą… myśleć. Dosłownie.
Final Spark to szwajcarski startup założony w 2014 roku, pionier w dziedzinie biokomputacji. Firma jako pierwsza na świecie buduje funkcjonalne procesory wykorzystujące żywe neurony ludzkie do obliczeń.
źródło:
