盡管人工智能(AI)創造的記錄令人印象深刻,但它的學習能力與人腦相比依然相形見絀?,F在,科學家們揭示了一條革命性道路:類器官智能,即以實驗室培養的大腦類器官充當生物硬件。
AI長期以來都受人腦的啟發,這種方法被證明是非常成功的,讓AI擁有了從醫療診斷到詩歌創作的多方面成就。但毫無疑問,原始模型——人腦目前在許多方面仍然優于機器,那如果不是試圖讓AI更像大腦,而是直接從源頭入手呢?
多領域科學家正在努力創造新一代生物計算機,他們試圖以腦細胞的三維培養物(大腦類器官)作為生物硬件,并在《科學前沿》雜志上描述了實現這一愿景的路線圖。
美國約翰斯·霍普金斯大學托馬斯·哈通教授說:“我們稱這個新的跨學科領域為‘類器官智能’(OI)。一群頂尖科學家正聚集在一起開發這項技術,其將開啟一個快速、強大和高效的生物計算新時代?!?/span>
大腦類器官為什么是更好的計算機?
大腦類器官是一種誕生于實驗室的細胞培養物。它不是“迷你大腦”,但它可“共享”大腦功能和結構的關鍵方面,例如神經元和其他腦細胞。此外,雖然大多數細胞培養物是扁平的,但類器官卻具有三維結構,這使培養物的細胞密度增加了一倍,也意味著神經元可形成更多的連接。
但人們依然會問:當前的計算機不是比大腦更聰明、更快嗎?
哈通解釋說,雖然硅基計算機在數字方面肯定更好,但大腦更擅長學習,而且更節能。例如,訓練著名AI“阿爾法狗”所花費的能量,超過維持一個活躍的成年人10年所需的能量。
“大腦還具有驚人的存儲信息的能力?!惫ㄑa充道,“我們正在達到硅計算機的物理極限,因為人類不能再將更多的晶體管封裝到一個微小的芯片中了。但是大腦的連接完全不同,它有大約100億個神經元通過超千個點連接起來。與目前的技術相比,這是一個巨大的功率差異?!?/span>
OI生物計算機什么樣?
根據哈通的說法,目前的大腦類器官需要擴大規模?!八鼈兲×耍總€包含大約50000個細胞。對于OI,我們需要將這個數字增加到10萬。”
與此同時,研究人員還在開發與類器官通信的技術。即向它們發送信息并讀出它們在“想什么”。這需要采用生物工程和機器學習,以及設計新的刺激和記錄設備。
哈通團隊還開發了一種腦機接口設備,在去年8月發表的一篇論文中,這是一個柔性外殼,密密麻麻地覆蓋著微小的電極,既可從類器官中接收信號,也可向其傳輸信號。
按科學家設想,最終OI將整合廣泛的刺激和記錄工具。它們將類器官網絡連接、激活、協調,從而實現更復雜的計算。
OI可助神經系統疾病防治
OI還將超越計算,進入醫學領域。由于諾貝爾獎獲得者約翰·戈登和山中伸彌開發的突破性技術,大腦類器官可從成人組織中產生。這意味著科學家可從患有神經疾病(如阿爾茨海默?。┑幕颊叩钠つw樣本中開發個性化的大腦類器官。以此進行多項測試,調查遺傳因素、藥物和毒素如何影響這些條件。
哈通舉例稱,科學家從此可比較健康人和阿爾茨海默病患者的類器官的記憶形成,并嘗試修復缺陷。
建立“嵌入式倫理”方法
創造能夠學習、記憶并與環境互動的人腦類器官的同時,必然面臨復雜的倫理問題。它們能否發展意識?它們會經歷痛苦嗎?科學界對由細胞制成的大腦類器官擁有怎樣的權利?
研究人員敏銳地意識到這些問題。哈通表示,要以合乎道德和對社會負責的方式發展OI,出于這個原因,從一開始他們就與倫理學家合作,建立了“嵌入式倫理”方法。隨著研究的發展,所有倫理問題都將由科學家、倫理學家和公眾組成的團隊不斷進行評估。