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用真实人脑细胞做计算:科学家提出「类器官智能」路线图

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周二,John Hopkins University 牵头的科研团队在《Frontiers》发表论文,提出结合 3D 人脑类器官与脑机接口的「类器官智能」概念。研究团队希望利用人脑超百亿神经元的连接方式突破硅基芯片物理极限,用于医学和新一代生物计算,但目前仍处在早期探索阶段。

用真实人脑细胞做计算:科学家提出「类器官智能」路线图
图:vice.com

跑一次大模型要烧掉几座发电厂,硅基芯片快要被电费和物理极限逼到墙角了。于是,科学家们开始打起人体本身的主意。

来自约翰斯·霍普金斯大学(JHU)等机构的跨国科研团队在《Frontiers》期刊上发表路线图,正式提出一个新方向:类器官智能(Organoid Intelligence,简称 OI)。说白了,他们不想再一味堆砌硅基晶体管,而是打算用人类脑细胞培养出来的三维微型脑组织,直接充当活体硬件来跑算法。

硅基快顶到头,但人脑还没发力

传统的硅基芯片正在撞上物理极限。研究负责人之一 Thomas Hartung 直言,我们已经很难在微小的芯片里塞进更多晶体管了。

但人脑的构造完全不同。论文提到,人类大脑平均包含大约 1000 亿个神经元,通过超过 10 的 15 次方个连接点紧密交织,信息储存容量估计能达到 2500 TB。这种天然的三维立体结构和极低功耗,是现有超算望尘莫及的。

科学家们构想的方案,是用培养皿里培育出的三维脑类器官,通过脑机接口技术连接传感器和计算机。让生物组织接受电信号输入并给出反馈,借此承担学习和记忆等认知任务。

在此之前,这批科学家中的部分成员就搞出过名为 DishBrain 的系统,成功让培养皿里的脑细胞学会了打经典的《Pong》乒乓球游戏。而这次的路线图,是想把这种概念验证真正推向系统化的生物计算。

活体组织当硬件,伦理怎么办

JHU 研究员 Lena Smirnova 表示,团队目前已经拥有了具备电生理活性的功能性脑类器官,它们能产生同步电活动,对化学和电刺激都有反应。下一步的关键,是搞清楚分子和细胞层面的学习机制,建立长效的学习模型。

除了用来做更省电的计算硬件,这类器官还能直接拿来研究阿尔茨海默病等神经系统疾病,或者用于药物测试,免去拿真人试药的风险。

当然,用活生生的人脑细胞来做计算,伦理红线怎么划是个躲不开的问题。科学家们在论文里提出了所谓「嵌入式伦理」方案,也就是把伦理学者、研究人员和公众拉到同一个团队里,随时评估技术进展带来的伦理风险,防止研究失控。

为什么重要

算力荒是当下 AI 行业最大的隐痛。各大巨头为了堆大模型,拼命抢购 GPU、兴建变电站,但热力学定律和芯片工艺终究有天花板。如果类器官智能哪怕只能分担极小一部分特定任务,对整个人类计算基础设施的能效比都将是降维打击。

但这套设想距离普通开发者或用户能用上,看起来还有非常遥远的距离。细胞要活着就需要营养液、恒温环境和极其精密的生化支持,它的容错率远低于可以随时断电重启的硅基芯片。

我们认为,约翰斯·霍普金斯大学这项研究的聪明之处,在于它没有画一个「马上取代计算机」的空头支票,而是拉来医学研究作为近期的实际着力点。即便生物计算机短期内做不成通用硬件,光是在药物筛选和神经疾病模型上的突破,就足以给这项研究提供持续的资金和生命力。不过,只要培养皿里的神经连接越来越复杂,公众对「这些组织是否会产生意识」的拷问就会越来越激烈,这恐怕比单纯的技术瓶颈更棘手。

来源 (1)

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