Την ανάπτυξη ενός βιολογικού υπολογιστή με εκατομμύρια ανθρώπινα εγκεφαλικά κύτταρα, προτείνουν δεκάδες επιστήμονες στις ΗΠΑ, εκτιμώντας πως, στο μέλλον, μια τέτοια συσκευή θα μπορούσε να ξεπεράσει σε επιδόσεις τους συμβατικούς υπολογιστές που βασίζονται σε μικροτσίπ από πυρίτιο, καταναλώνοντας σημαντικά λιγότερη ενέργεια.
Διεθνής ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής επιστήμονες του Πανεπιστημίου Τζονς Χόπκινς στη Βαλτιμόρη, δημοσίευσε την περασμένη Τρίτη στο περιοδικό Frontiers in Science έναν λεπτομερές πλάνο για αυτό που ονομάζουν «οργανοειδή νοημοσύνη».
Ο βιολογικός υπολογιστής θα περιλαμβάνει συστοιχίες εγκεφαλικών οργανοειδών, δηλαδή μικροσκοπικές νευρικές δομές από ανθρώπινα βλαστοκύτταρα σε τρεις διαστάσεις, οι οποίες θα συνδέονται με αισθητήρες και εξόδους και θα εκπαιδεύονται μέσω μηχανικής μάθησης.
Στόχος είναι η ανάπτυξη ενός εξαιρετικά αποδοτικού υπολογιστικού συστήματος που θα μπορεί να επιλύει προβλήματα τα οποία δεν μπορούν να ανατεθούν σε συμβατικούς υπολογιστές. Παράλληλα, οι ερευνητές ελπίζουν να προωθήσουν την ανάπτυξη της νευροεπιστήμης και άλλων τομέων της ιατρικής έρευνας. Το έργο κινείται στην ίδια επιστημονική σφαίρα με την έρευνα για πιο προηγμένους κβαντικούς υπολογιστές, «αλλά εγείρει ηθικά ζητήματα γύρω από τη συνείδηση» των εγκεφαλικών οργανοειδών συστημάτων, σχολιάζουν οι Financial Times.
Ένας εγκέφαλος χωρίς τους περιορισμούς ανθρώπινου σώματος
Οι επιστήμονες οραματίζονται «ένα ευφυές δυναμικό σύστημα που θα βασίζεται στη συνθετική βιολογία, αλλά δεν θα περιορίζεται από τις πολλές λειτουργίες που πρέπει να εξυπηρετεί ο εγκέφαλος σε έναν οργανισμό, όπως εξηγεί ο καθηγητής Τόμας Χάρτουνγκ του Τζονς Χόπκινς, ο οποίος έχει συγκεντρώσει μια ομάδα 40 επιστημόνων για την ανάπτυξη της συγκεκριμένης τεχνολογίας.
Οι επιστήμονες έχουν υπογράψει τη «διακήρυξη της Βαλτιμόρης», με την οποία ζητούν περισσότερη έρευνα για «τις δυνατότητες των οργανοειδών κυτταροκαλλιεργειών στην προώθηση της κατανόησής μας για τον εγκέφαλο και την αξιοποίηση νέων μορφών βιο-υπολογιστικής», με ταυτόχρονη αναγνώριση και αντιμετώπιση των ηθικών ζητημάτων που προκύπτουν. Ο Χάρτουνγκ παραδέχθηκε πως για την ανάπτυξη της οργανοειδούς νοημοσύνης σε εμπορική κλίμακα είναι πιθανό να χρειαστούν δεκαετίες.
Ηθικά διλήμματα
Πέρα από τις επιστημονικές προκλήσεις, υπάρχουν και ηθικά διλήμματα σχετικά με τη δημιουργία μίας «νοημοσύνης στο πιάτο» η οποία θα μπορεί να μαθαίνει, να θυμάται και να αλληλεπιδρά με το περιβάλλον της – και θα μπορούσε να αναπτύξει συνείδηση ακόμη και σε υποτυπώδη μορφή. Ο Χάρτουνγκ απαντά πως τα ηθικά ζητήματα θα αξιολογούνται συνεχώς από ομάδες επιστημόνων αλλά και από την κοινωνία.
Η ερευνήτρια εγκεφαλικών οργανοειδών στο Εργαστήριο Μοριακής Βιολογίας του Cambridge, Μαντλίν Λάνκαστερ, δεν είναι μέλος της ομάδας και δηλώνει επιφυλακτική σχετικά με τους στόχους του εγχειρήματος. «Πρόκειται πραγματικά για επιστημονική φαντασία και, αν και ενδιαφέρουσα, λείπει το επιστημονικό υπόβαθρο», δήλωσε. «Υπάρχουν τεράστια εμπόδια που πρέπει να ξεπεραστούν προκειμένου να γίνει αυτό που προτείνουν», σχολιάζει. Ο Καρλ Φρίστον, καθηγητής νευροεπιστημών στο πανεπιστήμιο University College του Λονδίνου, ο οποίος δεν ασχολείται με την οργανοειδή νοημοσύνη, εμφανίζεται πιο θετικός. «Είναι σίγουρα μια ιδέα που αξίζει να την εξερευνήσουμε», δήλωσε. «Πρέπει να γίνουν πολλά μικρά βήματα, αλλά η κατεύθυνση του ταξιδιού θα μπορούσε να είναι επαναστατική».
Ένα απαραίτητο στάδιο ήταν η ανάπτυξη των μεμονωμένων οργανοειδών, με την εφεύρεση ενός καλύτερου τρόπου τροφοδοσίας τους με θρεπτικά συστατικά σε εργαστηριακούς δίσκους. Αυτές οι μικροσκοπικές νευρικές δομές πρέπει να μεγεθυνθούν από περίπου 50.000 κύτταρα που είναι σήμερα, σε περίπου 10 εκατομμύρια, για λειτουργία σε ένα επίπεδο που οι επιστήμονες θα αναγνώριζαν ως «οργανοειδή νοημοσύνη».
Οι ερευνητές αναπτύσσουν παράλληλα τεχνολογίες για να διασυνδέουν τα οργανοειδή ώστε να επικοινωνούν μαζί τους, στέλνοντας πληροφορίες και αποκωδικοποιώντας τις «σκέψεις» τους. Το εργαστήριο του Χάρτουνγκ πειραματίζεται με μια διεπαφή, «ένα εύκαμπτο κέλυφος που είναι πυκνο-καλυμμένο με μικροσκοπικά ηλεκτρόδια τα οποία μπορούν τόσο να λαμβάνουν σήματα από το οργανοειδές όσο και να μεταδίδουν σήματα σε αυτό».
Εξοικονόμηση ενέργειας
Ένας λόγος για τη στροφή στη βιολογική πληροφορική είναι ότι ο εγκέφαλος επεξεργάζεται και αποθηκεύει πληροφορίες πολύ αποτελεσματικά. Ο ισχυρότερος υπερυπολογιστής στον κόσμο, η μηχανή Frontier στο Εθνικό Εργαστήριο Oak Ridge των ΗΠΑ, που τέθηκε σε λειτουργία πέρυσι, είναι ισοδύναμος με έναν ανθρώπινο εγκέφαλο σε επεξεργαστική ισχύ – ένα exaflop ή ένα δισεκατομμύριο δισεκατομμύρια πράξεις ανά δευτερόλεπτο – αλλά καταναλώνει και ένα εκατομμύριο φορές περισσότερη ενέργεια από τον μέσο εγκέφαλο.
Οι πρώτες εφαρμογές της οργανοειδούς νοημοσύνης θα αφορούν στη νευροεπιστήμη και την ιατρική. Ήδη επιστήμονες κατασκευάζουν οργανοειδή από βλαστοκύτταρα που προέρχονται από ασθενείς με νευρολογικές παθήσεις, για να τα συγκρίνουν με υγιή άτομα και να αξιολογήσουν την ανταπόκρισή τους σε φάρμακα. Η νοημοσύνη των οργανοειδών θα ενισχύσει την έρευνα για τα προβλήματα διανοητικής εξασθένισης που προκαλούν οι εγκεφαλικές παθήσεις – και την πρόληψή.
Μπορεί να χρειαστούν δεκαετίες μέχρι να αναπτυχθούν αρκετά ισχυροί βιο-υπολογιστές που να μπορούν να ανταγωνιστούν σε επιδόσεις τα συμβατικά συστήματα πυριτίου ή τα κβαντικά συστήματα, σε κλάδους όπως είναι η τεχνητή νοημοσύνη. Ωστόσο οι υποστηρικτές της τεχνολογίας της οργανοειδούς νοημοσύνης πιστεύουν πως οι δυνατότητές της είναι τεράστιες και ενδεχομένως απρόβλεπτες. «Ελπίζω ότι θα δούμε πράγματα που δεν είναι απλώς αντίγραφα της φυσιολογικής ανάπτυξης του εγκεφάλου», λέει ο Χάρτουνγκ.
Πηγή: Financial Times
