Австралийская Cortical Labs представила в Барселоне систему CL1 или «синтетический биологический интеллект» (SBI). Это первый в мире «биологический компьютер», который объединяет клетки человеческого мозга с кремниевым оборудованием для формирования нейронных сетей.
CL1 предлагает совершенно новый тип вычислительного интеллекта — более динамичный, устойчивый и энергоэффективный, чем любой существующий. Нейронные сети человеческих клеток, которые формируются на кремниевом «чипе», по сути, представляют собой постоянно развивающийся органический компьютер. Разработчики утверждают, что он обучается так быстро и гибко, что опережает кремниевые чипы искусственного интеллекта, используемые для больших языковых моделей (LLM), таких как ChatGPT.
«Сегодня мы достигли кульминации видения, которое поддерживало Cortical Labs на протяжении почти шести лет. За последние годы мы добились ряда важных прорывов, наиболее заметным из которых является исследование в журнале Neuron, в ходе которого системы были внедрены в смоделированный игровой мир и снабжены электрофизиологической стимуляцией и записью для имитации аркадной игры Pong. Однако наша долгосрочная миссия заключалась в том, чтобы демократизировать эту технологию, сделав её доступной для исследователей без специализированного оборудования и программного обеспечения. CL1 — это реализация этой миссии», — сказал основатель и генеральный директор Cortical Хон Венг Чонг.
По его словам, компания будет работать по системе Wetware-as-a-Service (WaaS) — клиенты смогут купить биокомпьютер CL-1 напрямую или арендовать время работы на чипах, получив к ним удалённый доступ через облако. «Эта платформа позволит миллионам исследователей, новаторов и крупных мыслителей по всему миру превратить потенциал CL1 в ощутимое и реальное воздействие. Мы предоставим им платформу и поддержку для инвестирования в НИОКР и продвижения новых исследований», — заявили в компании.
Подобные биокомпьютеры на основе клеток мозга могут произвести революцию во всех сферах, от открытия лекарств и клинических испытаний до создания роботизированного «интеллекта», обеспечивая неограниченную персонализацию. CL1 станет широко доступен во второй половине 2025 года.
О Cortical широко заговорили в 2022 году после разработки самоадаптирующегося компьютерного «мозга», когда команда поместила 800 тысяч человеческих и мышиных нейронов на чип и обучила эту сеть играть в видеоигру.
«Мы фактически рассматриваем это как своего рода другую форму жизни, чем, скажем, животное или человек. Мы используем субстрат интеллекта, которым являются биологические нейроны, но мы собираем их по-новому», — отметил главный научный сотрудник Бретт Каган в 2023 году.
CL1 отличается относительно простым, стабильным оборудованием, но новыми способами оптимизации «wetware» — клеток человеческого мозга — и значительными шагами на пути роста нейросети, которая работает как полностью функциональный мозг.
В 2022 году команда продемонстрировала, как плюрипотентные стволовые клетки грызунов и человека (hiPSC), интегрированные в многоэлектродные матрицы высокой плотности (HD-MEA) на основе технологии комплементарного металл-оксид-полупроводник (CMOS) можно стимулировать электрофизиологически для создания автономных и высокоэффективных путей обмена информацией.
Для этого исследователям нужен был способ вознаграждать клетки мозга, когда они демонстрируют желаемое поведение, и наказывать их в противном случае. В экспериментах DishBrain они доказали, что предсказуемость является ключом; нейроны ищут связи, которые дают энергоэффективные, предсказуемые результаты, и будут адаптировать свои сети в поисках этого вознаграждения, избегая при этом поведения, которое вырабатывать случайный, хаотичный электрический сигнал.
«Текущая версия — это совершенно другая технология. В предыдущей версии использовалось нечто, называемое чипом CMOS, который в основном давал действительно высокоплотное считывание, но он был непрозрачным, вы не могли видеть клетки. Были и другие проблемы — например, когда вы стимулируете чипом CMOS, вы не можете вытягивать заряд; вы также не можете уравновесить его. В конечном итоге вы получаете накопление заряда в том месте в течение длительных периодов времени, и это довольно плохо для клеток. В новой версии гораздо больше возможностей активно уравновешивать этот заряд», — сказал Каган.
Он привёл пример: «Когда вы подаёте два микроампера тока, вы можете вытянуть 2 микроампера тока. И вы можете поддерживать ток более стабильным дольше».
Теперь Cortical работает со вторым методом, «подходом малых молекул», который производит разнообразные популяции клеток. Исследователи попытаются понять, с чем именно они работают. «Вы можете классифицировать основные клетки, но всегда есть много типов субклеток — сложно получить полностью контролируемую прямую дифференциацию. Мы просто еще не решили эту проблему: что такое „минимальный жизнеспособный мозг?“», — объяснил Каган.
Этот подход позволил бы получить больше контроля и более детальный анализ, чем в исследованиях, проводимых на реальном мозге. «По сути, это были бы ключевые биологические компоненты, которые позволяют чему-то обрабатывать информацию динамичным и отзывчивым образом, в соответствии с базовыми принципами. Самые маленькие работающие мозги, о которых мы знаем, имеют 301 или 302 нейрона. Но каждый из этих нейронов действительно высокоспециализирован. И пока неясно, нужны все эти нейроны или такого же эффекта можно достичь с помощью 30 нейронов, которые будут уникально соединены», — рассказал Каган.
Подобные разработки играют особенно важную роль для исследований в области эпилепсии и болезни Альцгеймера, а также других заболеваний, связанных с работой мозга.
«Подавляющее большинство лекарств от неврологических и психиатрических заболеваний, которые поступают на клинические испытания, терпят неудачу, потому что существует гораздо больше нюансов, когда дело касается мозга. Мы надеемся, что сможем заменить своими инструментами значительные области испытаний на животных», — уверен исследователь.
Тем не менее, существуют ограничения для этичного использования устройств CL1 и удалённого доступа WaaS. «Требуется множество разрешений регулирующих органов в зависимости от местоположения и конкретных случаев использования», — отметила команда. Регулирующие органы могут включать агентства здравоохранения, комитеты по биоэтике и правительственные организации, контролирующие биотехнологии или медицинские устройства.
Ещё одна проблема, с которой сталкивается компания, — это финансирование.
«Проблема, о которой я постоянно слышу от инвесторов, заключается в том, что мы не вписываемся в рамки. Мы работаем с технологией, которая пересекает ряд различных границ. Если посмотреть на приоритетные секторы, то мы можем охватить всё, начиная от возможностей биотехнологий, робототехники, медицинской науки и ряда других вещей. Мы не совсем про ИИ и медицину — можем заниматься и ИИ, и медициной, но не тем и другим. Поэтому нас часто исключают», — сказал Каган.
Тем не менее, запуск физической системы CL1 и Cortical Cloud стал огромным достижением. «CL1 — это первый коммерческий биологический компьютер, специально разработанный для оптимизации коммуникации и обработки информации с нейронными культурами in vitro. Компьютер со встроенной системой жизнеобеспечения для поддержания здоровья клеток предлагает значительные возможности в области медицинской науки и технологий», — отметила команда. Там также пояснили, что SBI «по своей сути более естественен, чем ИИ, поскольку использует тот же биологический материал — нейроны». Таким образом, биологический компьютер потенциально позволит создавать системы, которые будут демонстрировать более органические и естественные формы интеллекта по сравнению с традиционным ИИ на основе кремния.
Источник: habr.com
