Компютър, направен от мозъчни клетки, играе Doom. И това е само началото

През февруари австралийският стартъп Cortical Lab обяви, че е обучил един от неговите „биологични компютри", съставен от 200 000 човешки мозъчни клетки, поставени върху силициев чип, да играе „Doom“ (класическа шутър игра от 90-те години). По-рано компанията беше научила друга група мозъчни клетки да играят много по-простата игра „Pong“. Амбициите ѝ обаче са много по-големи от видеоигрите. Тя се надява, че невроните, опаковани в свръхефективни „биологични компютри“ и поставени в конвенционални центрове за данни, един ден ще могат да заемат място редом със силициевите чипове, пълни с транзистори, които стояха в основата на традиционните изчисления през последния половин век, пише The Economist. 

Как работят "невронните компютри"?

Системата на Cortical е изградена върху масив от хиляди миниатюрни електроди, които са свързани с неврони, отгледани от стволови клетки, взети от човешки донор. Този масив позволява на обикновен компютър както да отчита електрическата активност, генерирана от невроните, така и да ги стимулира със собствени импулси. Невроните се поддържат живи до шест месеца чрез тръби и помпи, които доставят кислород и хранителни вещества и отстраняват клетъчните отпадъчни продукти като въглероден диоксид. Цялата система е поместена в кутия, проектирана да се побира в стандартните сървърни шкафове, използвани в търговските центрове за данни.

Невроните предлагат няколко възможни предимства пред електрониката, когато става дума за изчисления, казва Хон Уенг Чонг, ръководителят на Cortical. Едно от тях е ефективността. Съвременните модели за изкуствен интелект консумират енергия от порядъка на милиони ватове. Това търсене на енергия се е превърнало в една от най-големите пречки пред развитието на индустрията. За разлика от тях невроните използват минимално количество енергия: типичният човешки мозък, съставен от почти 90 милиарда неврони, консумира само около 20 вата.

Другото предимство е сложността. Транзисторите, от които са изградени електронните компютри, са малки превключватели, които могат да бъдат в едно от две състояния: включено или изключено. Невроните са по-сложни. Тяхното поведение зависи от различни променливи, включително напрежението през клетъчната мембрана и колко време е минало от последния сигнал, получен от друг неврон. Съществуващите компютърни архитектури също съхраняват информация далеч от мястото, където се извършва обработката. Micron, голям производител на памет, изчислява, че до половината от енергийния бюджет на един конвенционален AI процесор се изразходва за преместване на данни. Това води и до „задръствания“, когато данните се прехвърлят напред-назад. Мозъкът комбинира данните и обработката едно до друго, минимизирайки тези логистични проблеми. 

Могат ли биотехтологиите да изместят традиционните чипове?

Брет Каган, невроучен и главен научен директор на Cortical, предполага, че всичко това може да направи невроните по-подходящи от електрониката за някои видове изчислителни задачи, особено такива, свързани с интерпретацията на хаотични, аналогови сигнали, характерни за реалния свят. Той дава пример с „парадокса на Моравец“ — дългогодишно и на пръв поглед нелогично наблюдение в изследванията на AI, според което абстрактното мислене — като игра на шах на високо ниво или умножение на огромни числа — е по-лесно в изчислителен смисъл от привидно елементарните двигателни умения, необходими за навигация във физическия свят. Д-р Каган отбелязва, че макар той самият да не може да смята като калкулатор, съвременните AI модели не могат да извършат нещо толкова просто като приготвяне на чаша чай.

Идеята на невронните машини е ясно, но реализирането ѝ ще бъде трудно. Cortical все още експериментира как най-добре да превежда сигнали между електронните компютри и живите клетки. Освен това тя се изправя срещу силна конкуренция. Големите технологични компании и AI лабораториите залагат стотици милиарди долари на това, че бъдещето на изчисленията ще бъде свързано с още по-интензивно развитие на стандартната електроника. 

Бъдещето на технологиите

В опит да създаде инерция и да проучи възможностите, компанията е решила да отвори технологията си за всеки, който иска да експериментира с нея. Демонстрацията с „Doom“ е резултат от хакатон за студенти в Станфордския университет, казва д-р Чонг. Шон Коул, програмистът, чиято работа е показана във видеото от събитието, е създал програмата си за около седмица.

Cortical също така е свързала някои от своите компютри към интернет, позволявайки на всеки да експериментира, като над 5000 души вече са го направили, по думите на д-р Чонг. На 10 март компанията обяви сделка с DayOne, в условията на която се предвижда тя да инсталира 20 от своите биокомпютри в Националния университет на Сингапур.

Компанията ще има и подкрепа от високо ниво. На 3 март DARPA — агенция на американското правителство, която финансира високорискови технологии — обяви програма за финансиране на изследвания в областта на биологичните изчисления, с цел създаване на „биологични процесорни единици“, които биха могли да използват част от енергията на конвенционалните силициеви чипове и един ден да бъдат полезни за задачи като автономно управление на дронове — както и за справяне с още повече аспекти от сложния реален свят.