Учёные Университета Лихай (Пенсильвания, США) начали масштабный проект по изучению того, как миниатюрные образцы мозга, выращенные в лаборатории, способны обрабатывать информацию. Эти структуры — так называемые органоиды мозга — могут подсказать, как создавать более эффективный и энергоэкономичный искусственный интеллект.
Как это работает
Человеческий мозг способен выполнять миллиарды вычислений, потребляя энергии не больше, чем обычная лампочка. Учёные стремятся понять, за счёт чего достигается такая эффективность, и использовать этот принцип при создании новых поколений нейросетей.
Для исследований выращиваются органоиды — трёхмерные структуры размером всего несколько миллиметров, полученные из взрослых клеток. Они напоминают развивающийся мозг. Основная задача — упорядочить нейроны внутри органоида так, чтобы они напоминали кору человеческого мозга.
В этом процессе задействуются биоматериалы, напечатанные на 3D-принтере: специальные каркасы, в которые помещаются нейронные сфероиды — кластеры разных типов нервных клеток. Такой метод позволяет собирать органоид буквально «с нуля».
Затем нейроны будут подвергаться воздействию простых визуальных стимулов — световых импульсов, имитирующих движение. Их реакция будет фиксироваться с помощью специальных методов визуализации: клетки будут светиться при активации, что даст возможность отслеживать мозговую активность в реальном времени.
Компьютерные алгоритмы помогут расшифровать, какие группы нейронов активируются и какую информацию они обрабатывают. Планируется выяснить, способны ли органоиды различать движение, скорость и направление — ключевые задачи для технологий вроде беспилотных автомобилей.
Зачем это нужно
Сегодняшние искусственные нейросети лишь частично имитируют работу мозга. Реальные нейронные цепи выполняют задачи, которые аппаратные системы пока не могут повторить. Если исследователям удастся выявить уникальные вычислительные принципы мозга, это позволит создавать более эффективные алгоритмы ИИ, которые будут не только экономить энергию, но и лучше справляться со сложной обработкой данных.
Важно, что проект предусматривает этические ограничения: органоиды будут оставаться слишком малыми и простыми, чтобы достичь уровня сознания.
Для успеха проекта требуется объединение усилий специалистов в самых разных областях — вычислительных технологий, нейробиологии, биоинженерии, тканевой инженерии и даже философии. Как отмечает профессор Бердичевский, руководитель проекта, это по-настоящему междисциплинарная задача.
Если эксперимент окажется успешным, он станет первым шагом к созданию лабораторных моделей мозга, способных к биологическим вычислениям. Это может вдохновить разработку принципиально новых систем искусственного интеллекта и изменить множество сфер — от медицины до робототехники.
