Coraz bliżej superkomputerów z ludzkich mózgów. Stoimy u progu gigantycznej rewolucji

Być może teraz stoimy przed kolejnym przełomem, podobnym do tego, jakim była era powszechnej komputeryzacji opartej na krzemie. To ten pierwiastek jest bowiem podstawą funkcjonowania obecnych komputerów.

Nie znaczy to jednak wcale, że tak będzie zawsze. Bardzo możliwe, że stoimy u progu nowej rewolucji - komputerów opartych na materii organicznej, takiej samej jak ta, z której zbudowany jest nasz mózg.

Przyszłość może być oparta na wyhodowanych w laboratorium „mózgach" działających inaczej niż obecne maszyny. Jak na razie, potencjał ludzkiego mózgu wynosi w przełożeniu na terminy informatyczne, około 2,5 petabajta, czyli 2500 terabajtów. To przekracza i to znacznie, możliwości jakichkolwiek współczesnych komputerów, które są ograniczone przez bardzo trywialny aspekt - ilość tranzystorów, jakie można zmieścić na chipie. Budowa ludzkiego mózgu jest naprawdę niezwykła.

Składa się on z około 100 miliardów neuronów, które są ze sobą powiązane liczbą połączeń wynoszącą kwadrylion, czyli 10 do 15 potęgi. To pozwala nam zdobywać na zdobywanie wiedzy bez konieczności ponownego uczenia się wszystkiego i skuteczniej radzić sobie z niekompletnymi lub nawet sprzecznymi informacjami, które do nas docierają.

Próby stworzenia komputera, który będzie sztucznym mózgiem wykorzystującym możliwości, jakie dają komórki stworzone przez naturę, doprowadziły do powstania koncepcji "inteligencji organoidalnej". Chodzi tu o tzw. organoidy mózgowe, które są hodowane sztucznie, znacznie uproszczone w stosunku do tego, co można znaleźć w naszych mózgach, ale mimo to funkcjonalne.

Te organoidy, tworzone są z komórek macierzystych, nie stanowią jednak "minimózgów", a jedynie odtwarzają najważniejsze aspekty działania i budowy mózgu. Są kopią neuronów i innych komórek wchodzących w skład mózgu, które zapewniają nam możliwość uczenia się i pamiętania.

Potencjalne korzyści płynące z opracowania biokomputera, który byłby zasilany przez ludzkie komórki mózgowe, byłyby znaczące. Mógłby to być punkt wyjściowy do tworzenia jeszcze potężniejszych superkomputerów. Korzyścią byłyby też oszczędności energii, jaką pochłaniają współczesne superkomputery, które są bardzo energochłonne. W praktyce biokomputery mogłyby być wykorzystywane do badań nad bardziej złożonymi systemami, niż jest to obecnie możliwe w przypadku obliczeń dokonywanych przez maszyny oparte na krzemie.

Biokomputery wykorzystujące organoidy mózgowe mogłyby również przyczynić się do zrewolucjonizowania medycyny. Takie komputerowe mózgi nowej generacji mogłyby być wykorzystywane do modelowania działania ludzkiego mózgu w stanie zdrowia jak i różnych chorób. Badania nad rozwojem choroby Alzheimera czy autyzmu mogłyby postępować o wiele szybciej i to bez konieczności badania ludzi.

Naukowcy posiedliby niezwykłe narzędzie, dzięki któremu można by badać wpływ na nasze mózgi leków i innych substancji bez ryzyka związanego z badaniami na ludziach. Zresztą nie tylko ludzie, ale i zwierzęta laboratoryjne nie musiałyby być wykorzystywane w wielu procesach badawczych, co byłoby krokiem w dobrym kierunku z punktu widzenia etyki.

Współczesne metody badawcze często wymagają bowiem testowania hipotez na żywych organizmach, co rodzi wiele wątpliwości natury etycznej. Biokomputery, dzięki swoim zaawansowanym możliwościom symulacyjnym, mogłyby z powodzeniem modelować procesy biologiczne i stany chorobowe, prowadząc do zmniejszenia, a nawet eliminacji testów na zwierzętach.

Jak na razie, cały proces jest jeszcze w powijakach, ale i tak naukowcy mają pierwsze, znaczące osiągnięcia na koncie. Inteligencja organoidalna okazuje się być zdolna do gry w popularną grę z ery pierwszych gier komputerowych, jaką jest Pong. To prawdziwy, namacalny dowód na to, że komórki mózgowe umieszczone w laboratoryjnej szalce Petriego, mogą funkcjonować, jak mózg prowadząc operacje obliczeniowe.

Wraz z nadejściem ery biokomputerów ludzkość może wejść w rzeczywistość, w której ludzkie komórki mózgowe będą częścią działających komputerów kształtujących działanie naszego świata.
Jednym ośrodków, gdzie prace nad biokumpterami są najbardziej zaawansowane, jest Uniwersytet Johna Hopkinsa w Baltimore w USA, gdzie międzynarodowy zespół badaczy opublikował niedawno, w czasopiśmie „Frontiers in Science” plan osiągnięcia funkcjonalnej inteligencji organoidalnej. Naukowcy zamierzają stworzyć trójwymiarowe struktury neuronowe zbudowane z wyhodowanych ludzkich komórek macierzystych.

Będą one podłączone do czujników i urządzeń wyjściowych w trakcie szkolenia metodą uczenia maszynowego, któremu będą poddawane. Celem jest opracowanie super wydajnego systemu, który będzie w stanie rozwiązywać problemy znajdujące się poza obecnym zasięgiem konwencjonalnych komputerów cyfrowych. Nadzieją badaczy jest efekt, który będzie mógł w istotny sposób wspomóc rozwój neuronauki i innych obszarów badań medycznych. Jak mówi biorący udział w pracach profesor Thomas Hartung:

Naukowcy opracowują również technologie łączenia organoidów i komunikowania się z nimi, wysyłając im informacje i starając się odszyfrować ich myśli. Laboratorium Hartunga przetestowało już np. interfejs, który jest "elastyczną powłoką, która jest gęsto pokryta maleńkimi elektrodami, które mogą zarówno odbierać sygnały z organoidu, jak i przesyłać do niego sygnały".

To, czy naukowcy osiągną ostateczny sukces i będą w stanie stworzyć zdolne do nauki przynajmniej w ograniczonym stopniu i przetwarzania niewyobrażalnych dla współczesnych komputerów ilości danych pozostaje, jak na razie pytaniem bez odpowiedzi. Nie sposób jednak nie zauważyć, że prace posuwają się naprzód w imponującym tempie, a początkowe sukcesy każą traktować tę dziedzinę poważnie.

To nie jest już epoka, w której mogliśmy jedynie wyobrażać sobie osiągnięcia rodem z science-fiction. Żyjemy w czasach, w których być może za jakiś czas, krzemowe mózgi razem z biologiczną materią dadzą nam możliwość wyleczenia chorób takich jak Alzheimer i osiągnięcia rozwoju, jaki jeszcze nie dawno pozostawał poza zasięgiem krzemowych komputerów.