Биокомпьютеры, работающие на клетках человеческого мозга: шаг к органоидному интеллекту

• Автор:
• Имя автора

  Квантумран Форсайт
• 27 сентября, 2023

Сводка статистики

Исследователи разрабатывают биокомпьютеры, используя органоиды мозга, которые обладают важными функциями и структурными аспектами мозга. Эти биокомпьютеры способны произвести революцию в персонализированной медицине, стимулировать экономический рост в биотехнологических отраслях и создать спрос на квалифицированную рабочую силу. Однако по мере развития этой технологии необходимо решать этические проблемы, новые законы и правила, а также потенциальное ухудшение неравенства в сфере здравоохранения.

Биокомпьютеры, работающие на основе клеток человеческого мозга

Исследователи из различных областей сотрудничают в разработке революционных биокомпьютеров, которые используют трехмерные культуры клеток мозга, известные как органоиды мозга, в качестве биологической основы. Их план достижения этой цели изложен в статье 2023 года, опубликованной в научном журнале. Границы в науке. Органоиды мозга представляют собой выращенную в лаборатории клеточную культуру. Хотя они не являются миниатюрными версиями мозга, они обладают важными аспектами функций и структуры мозга, такими как нейроны и другие клетки мозга, необходимые для когнитивных способностей, таких как обучение и память. 

По словам одного из авторов, профессора Томаса Хартунга из Университета Джонса Хопкинса, хотя кремниевые компьютеры превосходны в числовых вычислениях, мозг превосходно учится. Он привел в пример AlphaGo, ИИ, который победил лучшего в мире игрока в го в 2017 году. AlphaGo обучалась на данных из 160,000 175 игр, и чтобы получить опыт, человеку, играющему по пять часов в день в течение XNUMX лет, потребуется обучение. 

Мозг не только лучше обучается, но и более энергоэффективен. Например, энергия, необходимая для тренировки AlphaGo, может поддерживать активного взрослого человека в течение десяти лет. По словам Хартунга, мозг также обладает невероятной способностью хранить информацию, объем которой оценивается в 2,500 терабайт. В то время как кремниевые компьютеры достигают своих пределов, человеческий мозг содержит около 100 миллиардов нейронов, соединенных более чем 10^15 точками соединения, что является огромной разницей в мощности по сравнению с существующими технологиями.

Разрушительное воздействие

Потенциал органоидного интеллекта (ОИ) выходит за рамки вычислений и охватывает медицину. Благодаря новаторской методике, разработанной нобелевскими лауреатами Джоном Гёрдоном и Шинья Яманака, органоиды мозга можно создавать из тканей взрослого человека. Эта функция позволяет исследователям создавать персонализированные органоиды мозга, используя образцы кожи пациентов с неврологическими расстройствами, такими как болезнь Альцгеймера. Затем они могут провести различные тесты, чтобы изучить влияние генетических факторов, лекарств и токсинов на эти состояния.

Хартунг объяснил, что ОИ также можно использовать для изучения когнитивных аспектов неврологических заболеваний. Например, исследователи могли бы сравнить формирование памяти в органоидах, полученных от здоровых людей и людей с болезнью Альцгеймера, пытаясь исправить связанные с этим недостатки. Кроме того, ОИ можно использовать для изучения того, способствуют ли определенные вещества, такие как пестициды, проблемам с памятью или обучением.

Однако создание органоидов человеческого мозга, способных учиться, запоминать и взаимодействовать с окружающей средой, сопряжено со сложными этическими проблемами. Возникают вопросы, например, могут ли эти органоиды достичь сознания – даже в базовой форме – испытывать боль или страдания и какие права должны иметь люди в отношении органоидов мозга, созданных из их клеток. Исследователи полностью осознают эти проблемы. Хартунг подчеркнул, что важнейшим аспектом их видения является развитие НО с соблюдением этических норм и социальной ответственности. Чтобы решить эту проблему, исследователи с самого начала сотрудничали со специалистами по этике, чтобы реализовать подход «встроенной этики». 

Значение биокомпьютеров, работающих на клетках человеческого мозга

Более широкие последствия использования биокомпьютеров, работающих на клетках человеческого мозга, могут включать: 

• Органоидный интеллект ведет к персонализированной медицине для людей, страдающих от травм или заболеваний головного мозга, что позволяет проводить более эффективное лечение. Это развитие может привести к тому, что пожилые люди будут жить более независимой жизнью, снизится бремя болезней и улучшится качество жизни.
• Новые возможности межотраслевого сотрудничества с биотехнологической и фармацевтической промышленностью, потенциально ведущие к экономическому росту и созданию рабочих мест в этих секторах.
• Достижения национальных систем здравоохранения. Правительствам, возможно, придется инвестировать в эту технологию, чтобы сохранить конкурентное преимущество и улучшить результаты общественного здравоохранения, что может привести к дебатам по поводу распределения финансирования и определения приоритетов.
• Инновации в других областях, таких как искусственный интеллект, робототехника и биоинформатика, поскольку исследователи стремятся интегрировать биовычисления для расширения или увеличения функциональности существующих технологий. 
• Повышенный спрос на квалифицированную рабочую силу в биотехнологиях и смежных областях. Этот сдвиг может потребовать новых программ образования и переподготовки.
• Этические проблемы, связанные с использованием человеческих клеток и тканей в электронике, а также возможность использования этих технологий в целях, отличных от здравоохранения, таких как биологическое оружие или косметические улучшения.
• Требуются новые законы и правила, регулирующие использование, разработку и применение этой технологии, сочетающие инновации с этическими соображениями и общественной безопасностью.
• Органоидный интеллект усугубляет существующие различия в доступе к здравоохранению и его результатах, поскольку более богатые страны и отдельные люди с большей вероятностью получат выгоду от этой технологии. Решение этой проблемы может потребовать глобального сотрудничества и совместного использования ресурсов для обеспечения справедливого распределения преимуществ этой технологии.

Вопросы для рассмотрения

• Каковы могут быть еще потенциальные проблемы в развитии органоидного интеллекта?
• Как исследователи могут гарантировать, что эти биомашинные гибриды разрабатываются и используются ответственно?