Μελλοντικοί Υπολογιστές

Μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο John Hopkins και το Cortical Labs στη Μελβούρνη έχουν προτείνει ότι έχει έρθει η ώρα να αναπτυχθεί ένας νέος τύπος υπολογιστή που χρησιμοποιεί ανθρώπινα εγκεφαλικά κύτταρα. Στην πρόσφατη μελέτη της που δημοσιεύτηκε στο Frontiers in Science, η ομάδα πρότεινε ότι οι βιολογικοί υπολογιστές θα μπορούσαν να έχουν καλύτερη απόδοση από τους ηλεκτρονικούς υπολογιστές για ορισμένες εφαρμογές, ενώ καταναλώνουν μόνο ένα κλάσμα της ηλεκτρικής ενέργειας που απαιτείται από τους σύγχρονους υπολογιστές και τις φάρμες διακομιστών.

Η προσέγγισή τους περιλαμβάνει τη δημιουργία συστάδων εγκεφαλικών κυττάρων που ονομάζονται οργανοειδή, που αναπτύσσονται από βλαστοκύτταρα, τα οποία είναι περίπου το ένα τρίτο του μεγέθους του εγκεφάλου μιας μύγας φρούτων. Η ομάδα στοχεύει να αναπτύξει οργανοειδή με έως και 10 εκατομμύρια νευρώνες, που ισοδυναμεί με τον αριθμό των νευρώνων σε έναν εγκέφαλο χελώνας. Συγκριτικά, ο μέσος ανθρώπινος εγκέφαλος περιέχει περισσότερους από 80 δισεκατομμύρια νευρώνες.

Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι ο ανθρώπινος εγκέφαλος εξακολουθεί να ξεπερνά σημαντικά τις μηχανές για συγκεκριμένες εργασίες, όπως η ικανότητα να μαθαίνει και να διακρίνει δύο είδη αντικειμένων με λίγα μόνο δείγματα. Οι αλγόριθμοι AI, από την άλλη πλευρά, απαιτούν χιλιάδες δείγματα για να επιτύχουν παρόμοια αποτελέσματα. Παρόλο που η τεχνητή νοημοσύνη κέρδισε τον παγκόσμιο πρωταθλητή στο Go το 2016, εκπαιδεύτηκε σε δεδομένα από 160.000 παιχνίδια – που ισοδυναμεί με το να παίζεις για περισσότερα από 175 χρόνια, πέντε ώρες κάθε μέρα.

Επιπλέον, οι εγκέφαλοι είναι πολύ πιο ενεργειακά αποδοτικοί από τους υπολογιστές. Ο εγκέφαλός μας μπορεί να αποθηκεύσει περισσότερο από ένα εκατομμύριο φορές τη χωρητικότητα ενός μέσου οικιακού υπολογιστή (2,5 petabytes), χρησιμοποιώντας μόνο λίγα watt ισχύος. Αντίθετα, οι φάρμες δεδομένων των ΗΠΑ χρησιμοποιούν πάνω από 15.000 μεγαβάτ ετησίως, με μεγάλο μέρος τους να παράγεται από δεκάδες σταθμούς παραγωγής ενέργειας με καύση άνθρακα.

Οι ερευνητές προτείνουν «οργανοειδή νοημοσύνη» ή ΟΙ, με εγκεφαλικά οργανοειδή που αναπτύσσονται σε κυτταρική καλλιέργεια. Αν και τα οργανοειδή του εγκεφάλου δεν είναι «μικροεγκέφαλοι», μοιράζονται βασικές πτυχές της λειτουργίας και της δομής του εγκεφάλου. Για να επιτύχουν OI, θα χρειαστεί να αυξήσουν δραματικά τον αριθμό των κυττάρων από περίπου 50.000 σε 10 εκατομμύρια.

Ο Brett Kagan, επικεφαλής επιστήμονας στο Cortical Labs, και η ομάδα του έχουν ήδη αποδείξει ότι είναι δυνατοί οι βιοϋπολογιστές που βασίζονται σε ανθρώπινα εγκεφαλικά κύτταρα. Μια πρόσφατη μελέτη έδειξε ότι μια επίπεδη καλλιέργεια εγκεφαλικών κυττάρων θα μπορούσε να μάθει να παίζει το βιντεοπαιχνίδι Pong.

Ο Kagan εξήγησε ότι η ομάδα μπορεί να αλληλεπιδράσει με ζωντανούς βιολογικούς νευρώνες με τρόπο που τους αναγκάζει να τροποποιήσουν τη δραστηριότητά τους, οδηγώντας σε κάτι που μοιάζει με νοημοσύνη. Η ομάδα προσπαθεί επί του παρόντος να αντιγράψει τον βιοϋπολογιστή της που παίζει πονγκ με οργανοειδή εγκεφάλου.

Οι ερευνητές πιστεύουν ότι αυτό το νέο πεδίο βιοϋπολογιστών υπόσχεται πρωτοφανή πρόοδο στην υπολογιστική ταχύτητα, την ισχύ επεξεργασίας, την απόδοση δεδομένων και τις δυνατότητες αποθήκευσης – όλα με χαμηλότερες ενεργειακές ανάγκες. Επιπλέον, η τεχνολογία θα μπορούσε να επιτρέψει στους επιστήμονες να μελετήσουν καλύτερα εξατομικευμένα οργανοειδή του εγκεφάλου που αναπτύχθηκαν από δέρμα ή μικρά δείγματα αίματος ασθενών που πάσχουν από νευρικές διαταραχές, όπως η νόσος Αλτσχάιμερ, και να εκτελέσουν δοκιμές για να διερευνήσουν πώς γενετικοί παράγοντες, φάρμακα και τοξίνες επηρεάζουν αυτές τις καταστάσεις.